TC4钛合金作为一种典型的α+β双相钛合金,由于其具有良好的强度、塑性、耐腐蚀性等,被广泛的用于制造高性能飞机的机身以及各种的承力构件,在一些大型的机构中如压力容器、发动机、发动机支架等部件,钛合金的用量也急剧上涨,并且在军工方面的用量也不断提高。据统计发现钛合金在航天航空领域的实际使用量已经高达80%以上,并且在一些关键的部位都采用了TC4钛合金焊接结构。随着其在各个领域的应用不断提高,TC4钛合金的焊接方法也日趋成熟。已有研究表明在使用高能束焊接时TC4钛合金均能获得性能较好的焊接接头,但针对TC4钛合金等离子弧焊的研究则相对较少。本文采用等离子弧焊对3mm厚TC4钛合金进行焊接。分别以焊接接头抗拉强度以及弯曲强度为评价指标,通过响应曲面法确定较优焊接参数,确定各焊接参数对评价指标的影响程度顺序,并对较优参数下获得的焊接接头的组织性能进行分析。通过观察TC4钛合金自熔焊以及对焊的焊缝成形情况,确定了响应曲面的参数范围。通过响应曲面分析得到较优参数:当焊接速度为14mm·s^-1、焊接电流为160A、离子气流量为3L·min^-1时,TC4钛合金等离子弧焊焊接接头抗拉强度为1080MPa;当焊接速度为14.4mm·s^-1、离子气流量为3.8 L·min^-1、焊接电流为161A时,TC4钛合金等离子弧焊焊接接头弯曲强度为1426MPa。通过响应曲面分析方法分别确定出拟合程度较好回归方程H₁和H₂,发现在较优参数下获得的TC4钛合金等离子弧焊焊接接头抗拉强度的实测值与预测值相当,焊接接头弯曲强度的实测值与预测值误差仅为2.983%。其中,回归方程H1中的一次项中C₁（焊接速度）、C₃（焊接电流）是差异显著,二次项C₃²（焊接电流2）是极差异显著,在交互项中C₁C₂（焊接速度·离子气流量）也是极差异显著的。回归方程H₂的一次项中C₁（焊接速度）、C₂（离子气流量）、C₃（焊接电流）都是极差异显著,二次项C₂2（离子气流量2）是极差异显著,在交互项中C₁C₃（焊接速度·焊接电流）是极差异显著的。显著性分析后可知一次项中焊接速度为显著性较高的焊接参数,因此以焊接速度为单一变量对焊接接头组织性能分析发现:当焊接电流为160A、离子气流量为3L·min^-1、焊接速度范围为14mm·s^-116mm·s^-1时,焊接接头性能较为理想;焊缝中心显微组织由“网蓝状”分布的α′相组成,临近焊缝中心处热影响区的显微组织是由原始的α相与针状α′相构成,临近母材热影响区的显微组织由原始α相、原始β相与针状α′相构成。