高温钛合金具有密度低、比强度高、耐高温、抗蠕变性能以及抗疲劳性能优异等特点，被广泛应用于先进航空航天发动机和火箭推进系统的耐高温结构材料。目前高温钛合金的最高使用温度为600℃，随着新型航空航天飞行器飞行速度的增加，气体热效应造成的飞行器壳体及其发动机部件使用温度瞬时可达650～750℃，甚至更高，为了适应航空航天快速发展的要求，迫切需要开展新型耐650℃以上高温钛合金的研制。　　本文根据传统近α型Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系高温钛合金的设计思想，添加一定量的弱β稳定元素Ta和稀土元素Er，设计了具有自主知识产权的Ti-6Al-3.5Sn-4.5Zr-0.5Mo-0.7Nb-2.0Ta-0.4Si-0.06C-0.1Er高温钛合金，并对合金铸锭的显微组织形貌和相组成进行了分析，结果表明高温钛合金铸态组织中可见粗大的β晶粒，β晶粒内部存在长而平直的α片层，以及α片层之间残余的β相，该高温钛合金的铸态组织为典型的魏氏组织。　　采用热/力物理模拟压缩试验对高温钛合金的高温变形行为进行研究，发现变形温度和应变速率都会对合金的流变应力产生显著的影响，流变应力随变形温度的升高和应变速率的减小而降低。变形初期，由于加工硬化效应，钛合金的流变应力随着应变的增大而迅速升高，达到一定峰值后，动态软化条件得到满足，流变应力开始下降。当变形温度为850℃、900℃和950℃时，随着应变的继续增大，应力软化程度逐渐增加。当变形温度为1000℃、1050℃和1100℃时，随着应变的继续增大，应力软化程度逐渐减小，流变应力趋于稳定，材料进入稳态变形阶段。　　基于双曲正弦函数和Z参数建立了该高温钛合金在850～950℃区间和1000～1100℃区间内的稳态流变应力本构方程，获得了热变形激活能和相关的材料参数。根据耗散结构理论，基于动态材料模型和Prasad失稳判据，建立了该高温钛合金的热加工图，分析了其高温变形特性，为该合金的热变形工艺提供了基础数据。根据加工图可知，真应变为0.3时，加工窗口为:变形温度925～1075℃，应变速率0.01～0.1s-1，此时功率耗散效率可达46.5％;真应变为0.6时，加工窗口变窄，且向高变形温度、快应变速率区域移动，加工窗口为:变形温度1000～1100℃，应变速率0.3～1s-1，此时功率耗散效率＞50％。　　对该高温钛合金进行了跨β锻造和α+β锻造两种近等温锻造，对锻造组织、锻造过程的变形机理和锻锭的力学性能进行了分析研究。结果表明，跨β锻造合金组织中可见 扭曲变形被压扁的β晶粒，β晶粒内部为由板条α相和残余β相组成的β转变组织，合金具有典型的动态回复组织特征;锻坯的室温拉伸强度为1034.03MPa，屈服强度为916.06MPa，延伸率为9.28％; 650℃的拉伸强度为611.46MPa，屈服强度为515.44MPa，延伸率为13.32％。α+β锻造合金为扭曲、碎化的α片层组织，并可见再结晶的等轴α相，β晶界已经不明显，合金具有典型的动态再结晶组织特征;合金锻坯的室温拉伸强度为1147.37MPa，屈服强度为1040.49MPa，延伸率为16.67％; 650℃的拉伸强度为600.45MPa，屈服强度为488.55MPa，延伸率为45.1％。