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本文以TC4钛合金为研究对象，对激光焊/超塑成形组合工艺的基础问题——激光焊板的超塑性变性行为与组织演变开展系统研究。通过高温拉伸试验等方法研究TC4钛合金激光焊板超塑性变形行为，讨论了变形工艺对力学行为的影响；采用金相及扫描电镜等手段研究了接头在超塑性变形过程中的显微组织演变规律，并在此基础上分析了接头组织转变机理。主要研究结果如下：
TC4钛合金激光焊板纵向具有良好的超塑性变形能力，在10-3s-1～10-2s-1的初始应变速率、870℃～920℃的变形温度范围内，焊板具有12.5MPa～69MPa的低峰值流动应力和233％～397％的高延伸率，其中最佳变形工艺条件为900℃、10-3s-1。
相同变形条件下，TC4钛合金激光焊接接头峰值应力明显大于母材峰值应力。随温度的升高和初始应变速率的降低，接头峰值流动应力减小，同时焊板的应力-应变曲线整体下移，且达到峰值时的应变降低，软化幅度降低。
TC4钛合金激光焊接接头超塑性变形过程中焊缝发生两次重要的组织转变，其中，一次组织转变为针状组织片层化，主要是由高温作用下原始焊缝中亚晶界的长大引起；二次组织转变为片层组织等轴化，是在应力变形作用下、片层组织发生动态再结晶和相互间的挤压所引起。
引进等轴化率来表征焊缝在超塑性变形过程中的显微组织演变进程。随着变形的进行，等轴化率逐渐升高;在相同变形量时，变形温度的升高或初始应变速率的降低均会使等轴化率上升，促进焊缝超塑性变形的进行。与此同时，热影响区及熔合区显微组织也经历细化和均匀化过程，并对焊缝的超塑性变形起协调作用。
另外，本文还探索了TC4钛合金薄板激光叠焊及叠焊板的超塑性变形行为，提出采用焊合率和单位长度焊缝所承受的载荷来表征接头成形质量及承载能力。研究表明，TC4钛合金激光叠焊接头能够承受焊板的变形，试样在母材断裂，并通过四层板的模拟件研制验证了超塑成形/激光焊组合工艺工业应用的可行性。