TC4钛合金凭借密度小、比强度高和良好的耐腐蚀性能等优点广泛应用于诸多领域。但由于钛合金本身热导率低、熔点高、弹性模量低,加之钛合金在焊接过程中熔池与母材存在巨大的温差,导致钛合金焊接件不可避免地存在较大的残余应力和一定的整体变形。针对上述问题,本文以TC4钛合金薄壁件为研究对象,采用有限元仿真结合实验的研究手段,探究局部感应热处理工艺对钛合金焊件残余应力与变形的影响规律,从而实现对焊件残余应力的调控,减少薄壁件变形。建立了钛合金薄板的有限元模型,模拟激光焊接过程中温度场、应力场和变形场的分布与变化情况。仿真结果表明,激光焊接过程中热源温度场呈椭球状分布,焊后最大纵向应力可达780MPa,焊后薄板垂直焊缝方向上的变形约为0.2mm,变形程度为0.67%,沿焊缝方向,焊后薄板呈面向热源的U型翘曲变形,翘曲变形约为0.12mm,变形程度为0.12%。创建了电磁感应局部热处理的有限元数学模型。通过COMSOL有限元仿真软件创建了TC4钛合金薄壁件、线圈、导磁体及空气的有限元模型,运用电磁-热耦合方法计算钛合金薄壁件加热后的温度场,采用数学函数模拟热源模型替代三维线圈运动,拟合的热源温度分布曲线与线圈感应加热的电磁热温度分布曲线在距热源中心0.02m的范围内基本吻合。通过ANSYS软件利用该拟合热源模型模拟焊后在650℃、750℃和850℃下局部加热不同往复次数的温度场、应力场和变形场的分布与变化情况。仿真结果表明,850℃三次及以上局部往复热处理去应力效果最好,可将焊后残余应力消除36%;局部热处理后的冷却过程中,由于母材阻碍加热区域的冷却收缩,焊缝区会发生应力回弹,产生较高的拉应力;热处理调控变形的最优温度为750℃,往复次数为九次往复,该工艺热处理后薄板垂直焊缝方向的翘曲变形基本为零,沿焊缝方向的翘曲变形量为0.2mm左右,变形程度为0.2%。将纵向应力实测结果与仿真结果进行对比分析,发现仿真结果与实测结果在焊缝区基本吻合。实验结果表明,局部热处理后工件焊缝中心的残余应力大小与初始应力无关,与热处理温度相关;热处理温度越高,残余应力释放越完全,相同温度下增加热处理往复次数可进一步释放应力,当往复加热次数达到三次后,继续增加往复次数则应力不会继续下降;金相观测结果表明,在850℃以下对焊件进行局部感应热处理几乎不改变钛合金焊接件焊缝区的组织形貌;应力腐蚀行为测试结果表明,随着热处理温度提高,焊接件应力腐蚀敏感指数逐渐下降,耐应力腐蚀性能逐渐提高。