新型高温钛合金如Ti60、Ti65以及钛铝金属间化合物作为替代高温合金的下一代轻质高强高温结构材料,近年来吸引了大量的关注。特别是具有全片层组织的γ-TiAl基合金,因具有优异的综合性能,如密度低、抗氧化,在高温时也具有较高的强度而备受瞩目。但是这些性能优异的新型钛基合金,由于其塑性较差、相图复杂、热加工窗口狭窄,加工成形非常困难。特别是钛合金发动机部件的加工成形需要极其精准的加工路线和工艺。以往的实验研究大多是利用研发人员丰富的经验进行探索式试验,费时费力也难于找到最优的加工工艺。有限元方法模拟是通过计算机仿真计划的工艺流程,得到详尽的参数和相关的结果,将实验首先在计算机中完成,进而揭示更多实验上难以获得的宏观和微观机制,正好可以协助解决这一困难。同时可以大大减少新材料、新工艺的探索时间和实验的次数,降低研发成本。本文针对高温钛合金和钛铝金属间化合物等加工异常困难的钛基合金的热加工工艺进行了相关的有限元模拟,阐明实验中的关键控制因素,并利用模拟结果所获得的规律指导实验和生产。进行有限元模拟的前提之一是需要掌握准确的材料性能数据和确定合适的相关仿真参数。Gleeble热压缩模拟实验是取得材料高温流变数据的最常用的手段之一,然而,由于散热、摩擦及温度探测误差等无法避免的限制,Gleeble结果难免存在误差。因此,对其进行系统的有限元模拟,找出其中各种因素对测量结果的影响,进而进行有效的修正,对获取精确的本构关系有着重要的意义。本文用有限元方法模拟仿真了 Gleeble 3800热压缩模拟实验过程,研究了不同因素对结果误差产生的影响,并在此基础上,针对钛铝金属间化合物板材轧制的工艺设计、Ti65高温钛合金大棒材开坯锻造工艺设计、TC4钛合金等通道转角挤压工艺设计展开研究,所得主要结果如下:模拟获得了 Gleeble 3800热压缩模拟实验过程中热电偶本身的存在对温度测量结果的影响:由于热电偶的散热作用使测量值低于样品的实际温度,此误差随样品材料的热传导系数减小而增大,给出了该系统误差的修正公式;热电偶的焊接位置、焊接质量和热电偶及样品材料的塞贝克（Seebeck）效应对测量结果也有显著影响,由于这些都属于偶然因素,只能通过加强过程控制减少其造成的误差;为解决此问题,作者设计了一款针对性的热电偶焊接工装工具并获专利。Gleeble热压缩模拟实验中,由于试样表面的热辐射、热传导、热对流和与砧子接触的热交换,以及塑性变形热的耦合影响,样品中温度分布在压缩过程中极不均匀且变化复杂,加之样品与砧子间摩擦力的影响,应变分布也不均匀,其变形规律极其复杂,对测量结果产生复杂的影响,会带来很大的误差,且难以估算和修正。本文基于模拟与实验自洽的思想提出了一种修正方案:以实测本构关系结果为出发点进行有限元模拟仿真,将模拟结果与实测结果对比,若存在误差,进行适当的修正,再将修正结果输入计算机进行下一次模拟,以此往复,直至模拟结果与实测结果达到理想吻合,从而获得精确的本构关系。理论上,该方法可获得理想的修正精度,并且可应用于各种可模拟的物理检测设备的结果误差修正。本文对Ti60高温钛合金材料的本构关系结果进行了修正,给出了更精确的材料本构关系。模拟结果表明:选择合适的修正公式只需进行一次对比模拟即可得到比较满意的结果。等通道转角挤压工艺是提高材料切应变变形的有效工艺,对于细化晶粒效果显著,特别是对于脆性较强的材料,其三向压应力使裂纹的形成及扩展得到推迟,但其复杂的变形条件使其挤压过程中的应力应变规律难以实验测量。本文通过有限元模拟给出了各因素对挤压结果的影响,并提出了合理的工艺设计思路,为实验人员顺利完成相关课题研究提供了有意义的帮助。钛铝金属间化合物具有良好的高温力学性能,然而其热加工异常困难,特别是其大尺寸的薄板,多年来一直是多种重大需求的瓶颈。本文针对钛铝金属间化合物板材的轧制工艺,采用有限元方法进行了模拟,研究了不同的包套材料、不同设计参数及轧制工艺参数对轧制过程中形变和断裂规律的影响。进而给出了合理的钛铝金属间化合物板材包套轧制的工艺方案,指导实验人员顺利完成了钛铝金属间化合物的板材制备。对高温钛合金大棒材的开坯锻造过程进行了有限元模拟仿真。结果表明,不同的单道次压下量对不同深度处的形变量有不同影响,大的单道次压下量对深层变形有利,反之对表层有利。钛合金在高温单相区的塑性相对较好,适合使用大的单道次压下量,解决深层变形问题;而双相区塑性变差,适合使用小的单道次压下量,同时可弥补前面工序表层变形量不足的问题。本文提出了累积应变变形量的“应变变化量”新概念,并借助自主二次开发的子程序实现了从有限元模拟过程中的统计输出。借助这些有限元模拟给出的规律,获得了优化的Ti65高温钛合金大棒材的开坯锻造工艺,指导实验人员顺利完成相关课题研究和生产。