TC4钛合金因其良好的综合机械性能成为航空工业中常用的结构材料,同时激光焊接技技术在钛合金薄板连接方面具有显著的优势。其热源为高能量密度的激光束,不仅能实现钛合金的快速焊接,减少焊接过程中有害气体的吸入,且低的热输入量可以减少对材料的损伤并降低焊后的变形量。另一方面由于钛合金自熔焊焊后存在焊缝咬边缺陷,在循环应力长时间作用下容易在咬边应力集中处萌生疲劳裂纹,造成焊接接头过早发生断裂,因此研究激光冲击强化工艺对TC4单面修饰激光焊接接头疲劳性能的影响具有重要的工程意义。本文以TC4单面修饰激光焊接接头为对象,研究双面激光冲击强化时不同冲击顺序对焊接接头疲劳性能的影响。首先对激光冲击强化过程中冲击波压力峰值与脉冲激光束功率密度之间的关系式进行模型推导,并对强化后残余应力的形成机理和最佳强化效果的压力范围进行了理论分析,为后续激光器参数的确定作指导。然后对激光冲击强化前后焊接接头微观组织、显微硬度、表面形貌、粗糙度以及残余应力分布的变化进行观察研究,试验结果表明TC4单面修饰激光焊接接头经过激光冲击强化后焊缝背面咬边处组织粗大的针状马氏体晶粒产生细化,伴随晶粒细化的同时其显微硬度也有所提升,有利于抑制咬边处早期疲劳裂纹的萌生。同时两种不同的强化工艺冲击后焊缝背面均引入了高幅值的残余压应力,且强化工艺B在焊缝背面咬边处形成的残余压应力值为强化工艺A的1.8倍,更有利于提高焊缝背面咬边应力集中处疲劳裂纹萌生的门槛值,同时抑制疲劳裂纹的扩展。另一方面激光冲击强化对于焊缝背面咬边的轮廓无明显作用,且焊缝表面粗糙度也无显著变化,并不能改善焊缝背面咬边处的应力集中情况。最后对未强化试样和两种不同强化工艺试样进行拉-拉疲劳试验,比较相同应力水平下三组试样的中值疲劳寿命,并在光学显微镜和扫描电镜下观察疲劳裂纹萌生、扩展以及最终瞬断的形貌特征。试验结果表明激光冲击强化后可以显著提升TC4单面修饰激光焊接接头的中值疲劳寿命,强化工艺A试样和强化工艺B试样较未强化试样中值疲劳寿命分别提高了1.68~4.17倍和3.61~9.56倍,说明双面强化钛合金激光焊接接头时先冲击焊缝背面后冲击焊缝正面强化效果更好。对疲劳断口观察发现TC4单面修饰激光焊接接头疲劳裂纹萌生源均位于焊缝背面的咬边处,经过激光冲击强化后裂纹萌生受到抑制。从线源启裂转变为点源启裂,裂纹在扩展过程中的疲劳台阶路径变得更加曲折,同时二次裂纹增加,消耗了更多的应变能。对比三种不同处理状态下试样疲劳裂纹条带间距可以发现,强化后疲劳裂纹扩展速率在各个阶段相比未强化试样都有所减缓,在疲劳裂纹扩展早期的抑制作用最为显著。且焊缝背面残余压应力值越大,对裂纹扩展的抑制作用越显著。最终瞬断区三组试样均呈现韧性断裂特征,未强化试样韧窝尺寸较小,分布较为均匀,强化后韧窝尺寸变大,表明经过双面强化后瞬断区材料的塑性提高。