本文以由自主研发的亚稳β钛合金Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Fe（Ti-55531Fe）合金棒材作为研究对象,利用Gleeble-3800热模拟试验机对其进行热压缩试验。综合运用XRD、EBSD、ECC、EDS和硬度测试等多种测试技术对收获态样品、热处理样品以及热压缩试验样品的微观组织和性能进行了细致地表征,系统地研究了双相区热锻Ti-55531Fe合金的微观组织形成原因、冷却速率对其微观组织演变和硬度变化的影响以及在两相区和β相区热变形行为和组织演变机理。得到的主要研究结论如下:（1）经双相区锻造后（变形量54%、温度820℃）,该合金的微观组织由块状α晶粒、α板条及β基体共同组成。其中,块状α晶粒为经双相区热变形后保留下来的初生α相（αp,平均晶粒尺寸约2.4μm）,而α板条为锻造后空冷过程中从β基体中析出的次生α相（αs,宽度约70 nm）。锻造过程中,β基体主要发生了动态回复,形成了大量的亚晶结构,并由于变形不均匀形成了显著的取向梯度。αs相与β相仍保持Burgers取向关系,而部分αp相与β相之间的不具有Burgers取向关系,这与热变形导致两相的取向改变有关。（2）典型的锻态Ti-55531Fe合金在890℃保温10 min后经水冷和空冷得到了完全β相组织,主要由再结晶产生的等轴晶组成;而缓慢炉冷后的组织由片层状αs相、晶界α相和β等轴晶组成。热处理过程中发生了α→β→α相变,且两相间严格遵守Burgers取向关系。当相邻β相共享<110>轴时,晶界析出的αGB倾向于和两侧的β晶粒同时保持Burgers关系。由于冷却速率较快,WC和AC样品中没有α相析出,硬度显著低于收获态样品。尽管FC样品中β晶粒尺寸增大明显,但β基体析出了大量细小的片层α相（宽约48 nm）,产生了显著的弥散强化效果,使其硬度高于收获态样品。（3）该合金在820℃（两相区）、应变速率0.01 s-1的变形（最高变形量60%）过程中的软化机制主要有α相的动态球化和β相的动态回复。随着变形量增大,β相还会依次发生少量的不连续动态再结晶和几何动态再结晶。而在910℃（β相区）、应变速率0.01 s-1变形条件下,软化机制主要是β相的动态回复和渐进晶格旋转动态再结晶。（4）根据热压缩试验数据计算分析,构建了变形温度为820～910℃和应变速率为0.01～10 s-1范围内该合金在不同相区热变形的本构方程。基于动态材料模型以及相应的失稳准则,绘制了其在变形温度为820～910℃和应变速率为0.01～10 s-1范围内的热加工图（真应变为0.9）,确定了该合金最佳的加工工艺范围为820～910℃,0.01～0.22 s-1。通过微观组织分析,失稳区域的产生主要是由于高应变速率变形下容易发生局部流变以及残余应变能难以释放导致的。