通过累积叠轧技术对TC4合金进行超细晶组织的制备,考察了TC4合金的热变形特点以及叠轧工艺窗口,研究了叠轧工艺参数和热处理制度对叠轧板材界面结合和微观组织的影响。结果表明,TC4合金的应力-应变曲线表现为动态回复特征,热模拟时在较高加热温度（≥700℃）和低应变速率（≤0.1s-1）下能够实现强烈塑性变形。对TC4合金进行叠轧界面的防氧化处理后,并在加热温度为720℃、轧制速度小于0.5m/s时,获得良好的结合界面和板材质量。累积叠轧变形过程是α/β协同变形和剪切变形综合作用的结果,组织中存在拉长的条带组织以及大量的剪切带。随着叠轧层数的增加,条带组织的间距逐渐变小,同时剪切带组织逐渐增加,在叠轧16层（变形量为93.75%）后条带间距为245 nm。热处理过程中随着加热温度的增高,溶质扩散和再结晶过程促进了界面结合并最终与基体保持一致。叠轧16层的TC4板材在700℃/60 min的热处理过程中能够实现完全再结晶,获得晶粒尺寸为300～600 nm的超细晶组织。