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轻量化结构已成为现代航空领域的主要研究方向之一，目前使用扩散连接/超塑成形组合工艺在减轻结构重量方面运用较为广泛，但存在一些问题，而LBW/SPF技术有望代替SPF/DB技术解决相关的问题，研究发现钛合金激光焊接头在超塑性变形后都存在严重的变形不均匀性现象，严重影响构件成形后的组织和力学性能，从而限制了LBW/SPF技术的实际运用。因此，本文通过对TC4钛合金激光焊接头进行氢热处理和高温变形试验，探索氢热处理对TC4钛合金激光焊接头超塑性变形均匀性的影响，研究结果表明： 氢热处理能够提高接头的组织均匀性，随着氢含量和淬火温度的增加，接头焊缝与母材组织差距减小，全部转变为针状组织，接头组织均匀性增加，且氢热处理能够降低接头各区域的显微硬度差值，提高接头力学均匀性，接头显微硬度随着氢含量的增加和淬火温度的降低而降低。在氢含量0.16wt%时，淬火温度从TP-40℃上升到TP+40℃，接头母材与焊缝的显微硬度差值由22HV下降至12HV，达到最小值，接头组织均匀性增加。 氢热处理能够提高钛合金激光焊接头超塑性变形性能，淬火温度的升高使得接头峰值流变应力增大，变形温度的升高和应变速率的降低促使峰值流变应力降低；接头峰值流变应力在5.38MPa~52.24MPa之间变化，在氢含量为0.16wt%，淬火温度880℃，变形工艺920℃、10-4s-1的条件下达到最小值5.38MPa，接头延伸率在123.25%~563.60%之间变化，且随着氢含量的增加，接头的延伸率先增大后降低，在氢含量0.05wt%，淬火温度900℃，变形工艺880℃、10-4s-1的条件下达到最大值563.60%。 氢热处理能够调节接头组织结构，改善接头变形均匀性，不同氢含量的接头淬火后在两相区内变形，接头母材与焊缝组织都由针状组织转变为板条状组织，在接头变形过程中经挤压、断裂最后向等轴组织转变；在β单相区内变形时，母材与焊缝组织都转变为大晶粒β相，内部为针状组织，随淬火温度和变形温度的升高，接头组织中β相晶粒发生长大，针状组织的含量增加，接头整体组织均匀性增加。 采用接头超塑性变形后焊缝与母材截面收缩率之比K来表征接头变形后的均匀性，随着氢含量的增加，接头变形均匀性先增大后减小，随着淬火温度越高，接头变形均匀性越大，因此在置氢量0.16wt%，960℃淬火，变形工艺920℃、10-4s-1的条件下达到最大值，此时接头变形均匀性系数K为0.989。