钛合金由于其具有比强度高、耐腐蚀性好、高化学活性、共振系数低等特点广泛应用于船舶、医疗、石化等领域,尤其受到航空航天业界的青睐,是能用于外界严苛环境的材料。在钛合金材料加工过程中,扩散焊一定程度上解决了加工难的问题,且扩散焊技术具有接头质量好、焊件精度高、焊后变形小、可连接复杂工件等优点,适用于航空航天领域中零件的加工和制造。而钛合金材料进行扩散焊时,其内部可能会产生未焊合、紧贴型、微孔等缺陷,威胁构件安全。但传统射线检测方法或C扫描检测方法限制因素较多,且不能对试件进行快速高效检测。本文采用超声相控阵实现对钛合金扩散焊构件的快速检测,且提出多种方法以提高相控阵检测精度和成像分辨率,主要研究工作如下:首先,利用COMSOL仿真软件建立超声相控阵检测模型,模拟检测过程并采用待定系数法改变换能器参数,结合声束指向性函数探究不同换能器参数下的声场特性。此做法的目的是得到不同阵元数目、阵元宽度、阵元中心距、偏转角度、激励频率下的声场变化规律,从而优化超声相控阵参数。其次,为提高超声相控阵成像质量提出了一系列方法,包括信号处理和成像算法。在含有11个直径2 mm通孔缺陷的标准试块上采集超声相控阵聚焦扫查原始信号后,利用小波包分解原理和改进后的小波包阈值函数对原始数据进行前置阈值降噪,并采用波峰极大值和分段三次Hermite插值提取包络信号,重新构建成像数据矩阵后,引入相位迁移算法对合成信号进行成像。然后进行钛合金扩散焊内部缺陷检测试验,制备了三块含有紧贴型缺陷的实验试块,采集平行聚焦扫查信号。利用本文中提出的信号处理方法和成像方式,对三块试块分别成像,并将不同算法的成像效果进行量化对比。最后,针对非规则表面的钛合金扩散焊构件提出了检测和成像方法。建立非规则界面双介质水浸检测模型,并利用虚拟源表面映射技术确定延时聚焦法则。对于横向变波速模型,需要采用非稳态相位迁移成像技术,且本文将回波数据的合成方式改进,即一种错列叠加的信号合成方式,并将两种合成方式下的相控阵非稳态相位迁移成像结果进行量化对比。综上所述,本文提出的基于超声相控阵对钛合金扩散焊内部缺陷的检测方法,提升了内部缺陷的检出率与精确性,改善图像质量,提高成像分辨率与缺陷信噪比,且提出了非规则界面钛合金扩散焊构件的超声相控阵检测方法,在此类构件的无损检测领域中具有广阔的应用前景。