整体叶盘属于航空发动机关键的热端部件,为发动机提供动力的主要零件之一,长期工作在高温和高压的恶劣服役环境之中,所以此类大锻件对力学性能和微观组织均匀化的要求极其严格。随着航空航天事业的快速发展,国家对发动机的运载能力和使用寿命提出了更高的要求,常规的高温钛合金材料已经无法满足要求。研究高温钛合金TC25G合金成形工艺参数及预锻件形状尺寸对整体叶盘锻件拉伸性能、显微组织均匀度分布规律的影响具有重大的工程应用价值。论文以整体叶盘及其使用材料TC25G为研究对象,利用热物理压缩实验对TC25G材料进行研究,结合有限元数值模拟仿真和Kriging优化模型对预锻件形状尺寸进行优化,最后对锻件进行试制,随后解剖锻件进行理化性能检测,以锻件的拉伸性能指标和显微组织分布验证材料工艺参数的正确性和预锻件形状尺寸的可行性。主要从以下三个方面系统研究了TC25G材料和整体叶盘锻件的成形规律:(1)TC25G钛合金热塑性变形材料性能研究。通过对TC25G材料进行热物理压缩试验获得锻件的室温、高温拉伸性能以及高倍显微组织,分析在不同变形量、变形温度和冷却方式下拉伸性能的变化特点,探讨变形量、变形温度和冷却方式等工艺参数对TC25G高温钛合金的室温、高温拉伸性能和高倍显微组织的影响规律,通过对实验数据的对比分析确定材料的最佳工艺参数。(2)锻件全工序数值模拟及组织均匀性控制研究。利用Deform数值模拟软件对整体叶盘锻造成形进行全工序数值模拟,根据原始棒料的尺寸,进行镦粗、制坯和终锻工艺的安排,合理的分配每火次的锻造比,避免锻造缺陷的产生,保证各个火次之间的完美对接,并在此基础上寻求最佳的预锻件形状。将寻优后的预锻件的7个关键尺寸参数作为优化对象,利用拉丁超立方抽样法进行试验设计,建立目标函数,联合Kriging模型和遗传算法优化预锻件的关键尺寸,最终提高锻件变形均匀性并减小锻件上等效应变与期望等效应变的标准差。(3)整体叶盘锻件全面性能的研究及工艺方案验证。利用800MN液压机对锻件进行实际生产试制,对锻件的试料区、内圆、外圆和中部薄板区域试样进行常规力学性能和显微组织研究。将理化得到的室温、高温拉伸性能、低倍组织和高倍显微组织与标准进行对比,验证材料工艺参数的准确性和预锻件形状尺寸的可行性。