钛合金以其密度小、比强度和比刚度高、耐腐蚀性好等优良的综合性能,广泛应用于航空航天和汽车制造领域。相对于传统焊接方法,钛合金激光焊接具有能量集中、焊缝成形好、生产效率高等优势,正在成为钛合金焊接的主要手段。在钛合金实际部件应用中,接头组织及性能必须要满足需求。因此研究钛合金激光焊接组织性能对于深入了解钛合金的焊接性以及促进钛合金激光焊接的实际应用具有非常重大意义。本文采用slab CO₂激光器焊接2mm厚TC4钛合金薄板,分析了不同工艺参数下焊接接头成形及组织特点,并测试焊接接头室温下的拉伸性能。研究结果表明:激光焊接接头的力学性能受到焊缝成形和焊缝组织的影响。咬边缺陷会产生应力集中,接头抗拉强度与咬边锐度成反比。焊接过程中热输入量较大时,焊缝中针状马氏体密集散乱排布,抗拉强度值较高;焊缝中粗大的β柱状晶组织使焊接接头的屈服强度和相对位移量减小,降低接头的塑韧性。分析了保护气中不同含量的氮气、氧气对焊缝表面形貌、接头显微组织、接头显微硬度及力学性能的影响。研究结果表明:随着焊缝中氧、氮元素的增加,焊缝保护效果变差;焊缝中针状马氏体尺寸更加粗大且数量增多;其显微硬度值也逐渐增大。氧、氮元素含量的提高可提高焊接接头的抗拉强度但降低其塑韧性,拉伸断口由以韧窝为主、撕裂棱较少的形貌向脆性准解理断裂转变。氮元素对焊缝性能的影响更明显。保护气中氮气、氧气含量分别为0.5%时,焊接接头的塑韧性变化不大。