随着焊接结构件在航空航天结构上的应用越来越广泛，焊接接头微区的力学性能受到学者们的关注。论文以TC4钛合金扩散焊接头为研究对象，采用纳米压痕结合量纲分析以及有限元模拟的方法来确定扩散焊接头微区的应力-应变关系；通过原位拉伸与疲劳试验，研究扩散焊接头裂纹的萌生与扩展机理，以期为扩散焊连接类构件的强度评估提供理论支持。
　　论文假设在焊接接头的焊缝区本构关系遵循幂强化模型，采用量纲分析的方法将纳米压痕过程与焊缝区的力学性能参数弹性模量、屈服强度以及应变硬化指数等联系起来，建立材料力学性能参量与纳米压痕参量之间的无量纲函数关系式；通过ABAQUS有限元仿真软件对20种假想材料力学性能材料的纳米压入过程进行了仿真，并结合量纲分析理论拟合得出无量纲函数表达式。
　　论文设计并制备了扩散焊接头试样，分别对母材区和焊缝区各测点进行了纳米压痕试验，得到了各测点的压力-压深曲线，将试验获得的接头各区域的压力-压深曲线数据带入上述拟合得到的无量纲函数表达式，进而反推出母材区和焊缝区的应力-应变关系。通过母材试验与有限元模拟计算得到的压力-压深曲线以及母材静拉曲线与反推得到的应力-应变曲线对比，验证了反推方法的可靠性。
　　为研究扩散焊接头在拉伸与疲劳载荷下裂纹的萌生与扩展机理，本文对扩散焊接头变截面试样进行了原位拉伸与原位疲劳试验，试验过程中用扫描电镜对试样表面进行实时观察。试验结果表明：焊接接头变截面试样在轴向载荷的作用下，扩散焊接头沿着焊缝的方向断裂，断裂方式属于脆性断裂，无滑移特征；接头试样在疲劳载荷下，裂纹由焊缝区孔洞缺陷处萌生，并沿着焊缝和母材方向向试件边缘扩展，最终沿着焊缝发生断裂，断口平整，从断口特征来看属于脆性断裂；考虑显微缺陷的影响，对扩散焊接头进行有限元数值模拟，模拟结果与原位试验断裂方式较吻合。