提高飞行器、航天器关键部件的使用温度对航空航天工业意义重大，采用层板冷却结构是热防护的有效手段。扩散焊接是层板冷却结构制造的重要工艺，但高温装置要求的高温抗蠕变性与超塑性扩散焊接要求的组织超塑性之间存在不可调和的矛盾。采用激光熔凝工艺对待扩散焊接表面进行预处理，可以在不影响材料整体性能的条件下，在材料拟连接表面获得可促进扩散焊接的细化组织。本文通过数值模拟和试验相结合的手段，研究了TC4钛合金激光熔凝组织的特征和性质，以及熔凝组织的加热转变规律和扩散焊接特性。利用SYSWELD有限元软件建立了温度-相变-应力三场耦合计算的有限元模型，对温度场、相变场、应力场进行了分析；进行了激光熔凝试验，通过金相观察发现形成了熔凝区、热影响区和基体区三个区域，熔凝区组织得到了细化，形成了由针状马氏体交织而成的网篮组织。通过实验研究了不同工艺参数对组织特征、熔池深度、显微硬度分布的影响规律，确定了TC4激光熔凝的工艺参数；探讨了熔凝组织的加热转变规律，发现熔凝组织在加热过程中进行了再结晶过程，转变成了细小的等轴组织；在温度850℃、时间20min、压力8MPa、真空度1×10-3Pa的条件下进行了TC4激光熔凝组织的扩散焊接试验，并与原始组织的扩散焊接进行了对比，通过组织观察发现激光熔凝组织的扩散焊接接头为由片状α、β相交织而成的网篮组织，形成大量跨越原始界面的晶粒。通过焊合率检测、剪切强度测量发现激光熔凝组织的扩散焊接接头的焊合率和剪切强度比原始组织的扩散焊接接头明显提高。通过断口形貌分析发现激光熔凝组织的扩散焊接接头剪切断口为韧性断口，原始组织的扩散焊接接头为韧-脆混合断口。结果表明激光熔凝组织得到了更为理想的扩散焊接接头，实现了低温、短时扩散焊接。