WSTi3515S阻燃钛合金是一种全β型阻燃钛合金,具有良好的阻燃和综合力学性能,但由于钛合金高温变形抗力大,易开裂,限制了其大规模的工程化应用。因此,探索和发展钛合金的塑性加工特性,研究适合于钛合金的热变形工艺具有非常重要的意义。本文以锻后退火态WSTi3515S阻燃钛合金为对象,通过等温热模拟压缩试验,研究该合金在不同热变形条件下的力学行为及组织演变规律,建立相应的本构方程、热加工图以及动态再结晶动力学模型。主要研究内容和结果如下:通过分析WSTi3515S阻燃钛合金在热变形过程中的应力-应变曲线,发现该合金的应力-应变曲线首先骤增达到峰值后逐渐缓慢减小趋于平缓,且随变形温度升高和应变速率降低流变应力减小;当应变速率较小(5×10^-4～1×10^-2s^-1)时,应力-应变曲线为动态再结晶型曲线,应变速率较大(0.1～10s^-1)时,流变应力曲线表现为动态回复型曲线;基于Arrhenius方程建立了WSTi3515S合金的热变形本构方程,并计算获得其热变形激活能为252.445KJ/mol,该本构方程可用于描述合金热变形的稳态流动阶段。根据动态材料模型（DMM）并基于Prasad失稳判据建立了WSTi3515S阻燃钛合金热变形加工图。失稳变形区出现在800～840℃,1×10^-2～10s^-1的变形范围内,在实际生产过程中应避开此变形区域;低能量耗散区集中在800～840℃、5×10^-4～1×10^-2s^-1和840～920℃、1×10^-2～10s^-1的变形区,此时虽然处于安全区,但变形困难,不利于动态再结晶的进行;能量耗散率峰值出现在较高温度低应变速率区(840～920℃,5×10^-4～1×10^-2s^-1),动态再结晶充分进行,可得到优异的综合力学性能,是最佳变形区。通过对WSTi3515S阻燃钛合金热压缩变形的微观组织演变分析,发现:随变形温度增加,WSTi3515S合金的初始等轴状β晶粒逐渐被动态回复以及动态再结晶形核长大形成的新晶粒取代;在应变速率为10～0.1s^-1时,较大的应变速率导致原始β晶粒扭曲变形,晶界破碎,随应变速率减小,微观组织逐渐被动态回复导致的多边形原始晶粒和大量动态再结晶晶核占据;在低应变速率1×10^-2～5×10^-4s^-1的条件下,由于动态再结晶的晶核长大,获得细小、均匀的再结晶等轴晶粒。在组织演变的基础上,结合力学特征,建立了WSTi3515S阻燃钛合金在热变形条件下发生动态再结晶的临界应变方程,并发现该合金热变形时动态再结晶临界应变和临界应力均随Zener-Holomon参数方程的增加而增大;基于KM方程建立了动态再结晶位错密度演变模型,表明随着WSTi3515S合金热变形的进行,位错密度表现出先增大后减小最后保持不变的变化趋势,且随变形温度升高和应变速率减小位错密度逐渐降低;建立了WSTi3515S合金再结晶体积分数模型,当应变量达到临界应变时,随真应变的增加,不同变形条件下的动态再结晶体积分数(X_DRX)增长速度由快变慢,直到实现完全动态再结晶。