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采用大功率CO2激光焊接设备，研究了TC2钛合金薄板的焊接工艺。针对4mm厚TC2钛合金对接接头，分析焊缝和热影响区的显微组织结构，检测焊接接头的显微硬度分布规律，并综合试验结果分析焊接接头不同区域的性能。结果表明，焊缝的微组织较母材粗大，具有较强的沿焊接热影响区经焊缝界面向焊缝中心生长的方向性；焊接接头在焊缝区的硬度最高，热影响区硬度较低且硬度变化幅度较大，靠近母材处硬度值最低，是接头强度的薄弱区。