钛合金作为21世纪以来最有发展前景的新型材料,广泛应用于航空航天、船舶舰艇、医疗器械、冶金设备等行业。钛合金的密度较低,比强度、比刚度相对较高,有较好的高温力学性能和抗腐蚀性能等,综合性能突出。而钛合金大棒材作为重要原材料的需求不断增加,质量要求也越来越高,如何解决大尺度棒材组织的均匀性和稳定性问题成为国内外关注的重要焦点之一。因此,本文根据某公司对TC4钛合金大规格棒材的轧制生产及组织性能的要求,以大规格TC4钛合金棒材作为研究对象,以三辊斜轧为生产方式,通过计算获得了相应的辊型参数和轧制参数,并通过有限元软件进行了数值模拟,验证了轧制模型的正确性;进一步比较了不同压下量下棒材芯部损伤情况,对大棒材轧制工艺参数的设计从宏观上进行了有益的探索;为了验证理论研究的可靠性,通过实验获得了轧件在设定工艺参数下的微观组织情况,微观组织良好;并将实验获得的微观组织与模拟所得的微观组织进行了对比分析,结果吻合较好。从而表明所设计的轧制工艺参数和模型的正确性。主要关键技术如下:(1)基于现有的斜轧理论,针对Φ300mm大棒材轧制进行孔型设计。确定了具体工艺参数为:压下量为30mm、41mm、50mm,碾轧角为3°,送进角为15°。(2)根据确定的工艺参数在deform-3D中建模,并模拟压下量为30mm、41mm、50mm下,Φ300mm大棒材的轧制过程。模拟结果合理验证了工艺参数的精确性以及孔型设计的合理性。最终结果表明:压下量在50mm时轧件的应变及损伤值增幅最大,可能造成棒材内部损伤性裂纹。(3)选择压下量是50mm的情况下,采用等比例缩小的方式在现有轧机上进行棒材热轧实验并采集轧制前后棒材的试样进行微观组织观察。验证以上推测。结果表明:轧制后棒材圆度较好,芯部没有微裂纹损伤。(4)在金相实验的基础上进行轧制过程的微观组织模拟,对比模拟和实验中棒材金相微观组织形貌,分析模拟过程中微观组织演变过程及相变情况。结果表明:压下量在50mm时轧件内部发生动态再结晶,但结晶程度不充分且没有出现裂纹。在压下量30mm~50mm范围内,可以进行轧制,轧制的棒材不会造成明显的损伤性缺陷。