钛合金Ti-6Al-4V，因其具有的高强度、低密度、抗腐蚀性能、高温抗氧化和高温抗蠕变等性能，使之成为了航天航空工业、电力工业、航海、海洋工程、化工、汽车制造等领域中最具魅力的材料。但钛合金通常存在焊接性较差，焊接过程中会产生气孔、裂纹、脆化等缺陷以及出现晶粒粗大的现象，将导致焊接接头综合力学性能下降。因此有必要针对这些问题开展研究，探讨影响TC4焊接头力学性能的因素，以便为其在工业中的更广泛应用提供依据。文章通过改变TIG焊接工艺参数：焊接电流、焊接速度，在不同的热输入条件下对3mm厚TC4钛合金施焊，通过硬度、拉伸、弯曲等实验，并综合拉伸断口特征形貌，测试和分析了焊后接头的力学性能和断裂方式；通过金相观察，分析了TC4钛合金焊接接头的显微组织结构、焊接过程中的组织转变规律，并进一步对接头断口处晶粒大小和马氏体针状尺寸定量测定，探讨了它们对接头力学性能的影响规律，取得主要成果有：（1）通过分析TIG焊接接头焊缝组织的显微硬度分布曲线得出，焊缝中心部位的硬度值要显著高于其热影响区，略高于母材区，且在距离焊缝中心大约4~5mm处的热影响区部位存在一个软化区，说明焊缝处将具有较高的强度和变形阻力，软化区可能是接头的薄弱区域。（2）通过分析TC4钛合金焊接接头拉伸后的断裂和变形情况得出，大部分试样的断裂部位在焊缝的熔合线处并偏向热影响区，焊接热影响区的塑性及韧性要明显低于母材，焊接接头的抗拉强度较好：在焊接热输入为637.63J/mm时，TC4钛合金TIG焊接头的抗拉强度达到了母材的97.9%。说明此工艺条件下焊接的试样接头性能良好。（3）分析试样的断口形貌发现，4组工艺参数下的试样具有共同的特征，断口均较齐平，断口附近截面收缩很小，可观察到有撕裂棱，撕裂棱处有深浅不同的韧窝。从而得出TC4钛合金TIG焊接接头的断裂形式客观上以脆性断裂为主。（4）对4组试样的焊缝区域进行X射线衍射物相分析，可知焊缝区域组织基本为α′马氏体相，未发现β相和其它新相。不同工艺参数下焊接接头的相结构组成基本上差别不大。（5）通过能谱分析可知，1#、3#和4#试样元素主要构成为Al、Ti、V，2#试样除上述三种主要元素外，还出现了C元素，且含量高达6.78%，可能是焊前焊缝处存在未清理干净的有机杂质所致。。这些含C夹杂物会成为解离裂纹继续扩展的障碍，导致解离台阶的形成，从而改变材料的断裂形式，进而影响到材料的力学性能。（6）经历TIG焊接热循环之后，母材等轴晶粒组织消失，焊缝及热影响区粗晶区晶粒严重粗化，组织粗大。粗晶区与过渡区之间晶粒尺寸具有突变的趋势，通过断口处晶粒尺寸的测定，发现晶粒尺寸在大约500μm以下时，随着晶粒尺寸的减小，钛合金的抗拉强度在增加。对于晶粒尺寸大约在500μm以上的试样，拉伸强度值反而随着晶粒的增大而增加。说明晶粒大小对TC4焊接接头的断裂的影响是在一定的晶粒尺寸范围内，对于超过此范围内的断裂，材料的组织形态或者一定程度的加工硬化对材料断裂的影响起到了主要的作用。（7）TC4钛合金的焊缝组织形态基本为针状或编织篮网状的α′马氏体，且针状分布存在一定的取向差。通过断口处马氏体针状尺寸的测定，发现马氏体针状的长短对TC4拉伸强度的影响不明显。抗拉强度值在900MPa以上的试样，马氏体针状尺寸同样在一个较大的范围内（27~134μm）变化。同样晶粒的大小与针状的尺寸也不存在一个递增或递减的变化。