形变热处理（TMT）是将塑性加工和热处理工艺相结合的一种强化方式,这种综合利用形变强化与热处理强化的组合方式,将会使得材料获得单一强化方式所不能得到高强、高韧和高塑性的良好匹配,一方面利于简化生产工艺流程,提高经济效益,另一方面又能满足日益增长的性能要求。随着钛合金损伤容限性能的不断被关注,对于TC17合金这种关键结构件,迫切需要拥有更优异的强塑性匹配和热强性等综合性能。能否通过形变热处理强化方式获得良好的组织与综合性能,是本课题主要研究的方向。本文以航空航天工业广泛应用的TC17钛合金作为研究对象,利用热模拟机对TC17钛合金进行等温压缩试验,结合OM、SEM及EBSD等表征手段观察形变合金的微观结构,研究具有片层初始α相组织的TC17合金在不同加工参数下的热变形行为,并基于动态材料模型（DMM）建立热加工图,加工图的建立将有利于分析不同形变条件下的微观结构演变,从而确定最优热加工工艺。再此基础上,进一步探索高温形变热处理对TC17合金的组织演变和力学性能的关系。主要研究结论如下:在高温热变形过程中,TC17合金表现出两种不同的流变软化现象,在α+β两相区,高应变速率以及低应变速率下变形时均出现持续软化行为;在β单相区,流变应力达到峰值后迅速降低到一个稳定值,在高应变速率下表现出明显的不连续屈服现象,随后出现振荡,而在低应变速率下真应变对流变应力的影响很小,表现出稳定的流变形为,且峰值应力随着变形温度的降低和应变率的增加而增加。根据计算得到的热形变激活能表明,在α+β两相区,形变激活能随应变的增加从670.1下降到370.1k J·mol^-1,其变形机制都是α相的球化。在β单相区,随着应变的增加,形变激活能从301.4下降到239.3 k J·mol^-1,高应变速率下,主要变形机制是动态回复;低应变速率下,为β动态再结晶。基于热加工图分析,应变量显著影响TC17合金的失稳行为,当真应变从0.3增加到0.7时,失稳图中的失稳区随之增加,而失稳区增加将意味着钛合金加工区域变窄。从功率耗散图可得到合金最优加工参数(变形温度为860℃,应变速率为10^-1 S^-1),此时的功率耗散峰值达到0.5,是理想热加工区域?TC17钛合金经过β相区高温变形后,进行不同时效处理。观察表明,在形变热处理过程中显微组织演变的主要特征是α相的粗化,粗化程度随时效温度的增加而增加。研究发现,TC17钛合金的拉伸强度随α片厚度增加而逐渐降低,而塑性却呈现相反的趋势。冲击韧性随着α片厚度增加而增加的,进一步研究发现拉伸性能、冲击韧性都与α片厚度之间存在高相关系数的线性关系,即是在本实验的条件下,TC17合金的强韧性可以在540℃～630℃范围内进行调节。形变热处理能有效的提高TC17合金的综合性能,强化作用主要来自于时效过程中α相的析出,而且断口分析表明片状α在抑制裂纹扩展过程中起着至关重要的作用,可将α片作为TC17合金塑韧性的有效控制单元。