TC21钛合金是我国自主研发的一种新型的损伤容限型两相（α+β）钛合金,被广泛应用于飞行器上的各个重要结构上,随着我国的航空航天领域的发展,锻件向着精密化、高质量方向发展。TC21钛合金在锻造完成后,其表面常出现粗大组织,综合性能较差的贴模层,必须通过机械加工去除掉,如何减少这种性能不合格的表层组织的厚度,实现钛合金精密化成形,是本文的研究问题之一。其二,为了获得强韧性的网篮组织,TC21钛合金一般使用准β锻工艺成形,而准β锻最关键的是变形均匀,且变形量要在合理区间,期望变形量区间及如何实现变形均匀性是本文要研究的问题之二。本文的主要研究内容及结果如下:（1）通过对不同工艺参数和不同锻件结构参数下的TC21钛合金锻件表层组织变化规律进行研究,将锻件表层组织定义为贴模层组织和近表层组织,贴模层组织为一层粗大颗粒组织,其组织厚度尺寸从大到小排列依次为:型腔区域、筋条区域、圆角区域;粗大颗粒组织形成的主要原因是锻件贴模层温降速度过大,其综合性能相较于细密组织更差。进一步分析了保压时间、润滑条件、包套工艺、模具温度对近表层组织的影响,最后,发现贴模层和近表层的大角度晶界含量都大于各自的小角度晶界的含量,贴模层大角度晶界的含量比近表层更多。（2）通过对TC21钛合金阶梯腹板试验件进行准β锻造试验,建立了TC21钛合金准β锻不同变形量与力学性能之间的关系:随着变形量的增大,TC21钛合金横、纵向抗拉、屈服强度都呈现先增大再减小趋势,在应变量区间15%～21%时最小;随着变形量的增加,纵向伸长率无明显变化规律,横向伸长率呈现逐渐增加的趋势,横向和纵向的伸长率都在10.5%以上;除了在变形量区间15%～21%之外,其它变形量区间纵向收缩率都要大于对应区间的横向收缩率,纵向和横向收缩率全部都大于13%;纵向冲击功随着变形量增加,先增加后减小,在变形量区间为21%～32%之间时,纵向冲击功达到最大值56.9 J/cm~2;断裂韧性随变形量的增加而降低。（3）以某TC21钛合金航空锻件为例,根据前述研究成果设定期望变形量区间为21%～32%,通过数值模拟,分析了工字形截面结构参数与工艺参数对其变形均匀性的影响规律,并以此设计了预锻件结构并优化了成形工艺参数,最后,采用所设计的预锻再终锻的工艺方案,期望应变区间的占比达到了55%,相较于直接终锻成形提升了20.5%,有效实现了锻件的变形均匀性和大范围期望变形量区间。（4）对该TC21钛合金航空锻件进行生产试制,使用预锻后终锻成形方案,锻件理化检测结果满足性能指标要求,组织为网篮组织;使用包套工艺能够减小表层粗大颗粒组织厚度;在该锻件腹板剖面上,表层粗大颗粒组织的厚度尺寸分布与结构的关系符合第二章得出的规律（型腔区域＞筋条顶部区域＞凹圆角区域）。