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TC4和Ti2AlNb基合金广泛应用于航空航天等领域,Ti22Al25Nb是以O相为主的一种新型钛合金,具有良好的应用前景,但目前应用较多的激光焊接TC4和Ti2AlNb基合金中存在诸多问题,例如焊接接头晶粒粗大和元素分布不均匀,1mm厚钛合金的焊接较为困难;因此,本文除了对二者的激光焊接组织与性能进行研究,还对超声振动作用下接头的晶粒细化和元素均匀化进行了定性分析,具有重要的工程应用价值和研究意义。本文利用光纤激光加工系统对1mm厚TC4及TC4/Ti22Al25Nb进行了焊接试验,通过单一变量法,研究了三种焊接条件下最有功率参数下组织和性能,并研究分析超声振动对接头晶粒和元素分布的影响,得出了以下主要结论:(1)在焊接速度保持3mm/s不变时,850W时可以得到成型良好的TC4焊接接头,焊接功率为800W时可以得到成型良好的TC4/Ti22Al25Nb焊接接头,在功率变化从810W变化到830W时,搭接接头没有特别明显的变化。(2)在微观组织方面,TC4激光焊接时焊缝区主要为板条马氏体组织+析出相α,热影响区为马氏体组织,焊缝和热影响区都存在粗晶区和细晶区,超声振动作用下晶粒细化明显。TC4/Ti22Al25Nb焊缝区主要相为B2相,晶界存在析出相,焊缝近TC4侧存在裂纹。(3)显微硬度方面,TC4焊接接头焊缝区硬度高于HAZ,母材区硬度最低。TC4/Ti22Al25Nb焊接接头的近TC4侧焊缝区硬度值最高,热影响区次之,母材区最低。施加超声振动以后,TC4和TC4/Ti22Al25Nb焊接接头硬度提高,但硬度分布趋势没有发生改变,这与晶粒的细化有关(4)TC4及TC4/Ti22Al25Nb接头抗拉强度在施加超声振动后得到了提高,断裂方式为脆性断裂,断口以河流花样为主。(5)激光焊中超声振动细化焊缝区晶粒,此外,通过EDS等手段证明超声振动可以改变焊接接头元素分布不均匀的状况。