Ti<,3>Al合金因其具有密度小、抗高温、耐氧化等突出优点,作为新型的轻质耐高温结构材料,在航空航天领域应用潜力极大.但是由于Ti<,3>Al合金的室温塑性低,难以加工,特别是焊接时容易产生裂纹、气孔、合金元素偏析等焊接缺陷,直接影响焊缝的化学成分分布和接头的机械性能,从而限制了其在实际中的应用.该文针对CO<,2>激光焊接Ti<,3>Al-Nb合金进行了以下几方面的研究.首先,对Ti<,3>Al-Nb合金的连续和脉冲激光焊接特性进行了试验研究.结果表明,采用连续激光焊接工艺获得的焊缝质量较好,缺陷较少;随焊接速度的增加,或者激光功率的减小,熔深变浅,熔宽变窄,连续激光焊接功率为1000W,焊接速度为2m/min时,焊缝成形效果最佳,焊接缺陷的产生与工艺参数的选择和应力集中有关;连续激光焊接时主要缺陷是裂纹,脉冲激光焊接时主要的缺陷是气孔,通过选择合适的工艺参数及预热和缓慢冷却等方法可以减少甚至避免焊接缺陷的出现.试验中发现激光焊接Ti<,3>Al-Nb合金时,焊缝中存在明显的结晶层,结晶层在形状上具有类似焊缝边界或熔合线的轮廓.文中针对这一特殊现象对Ti<,3>Al-Nb合金的结晶行为进行了深入研究,采用X荧光光谱、能谱及光学显微镜对结晶层的成分、形成原因及影响因素进行了细致分析.焊缝中化学成分分布的不均匀性是导致结晶层出现主要原因,焊接速度减小或者脉冲频率增加,结晶层密度会增加,焊前采用预热结晶层较少并且变得不明显.焊缝组织分析结果表明,CO<,2>激光焊接Ti<,3>Al-Nb合金焊缝中组织结构与焊接参数关系不大,焊缝中只存在残留有序β相(即B2相).最后,对接头的力学性能进行了分析.分析结果表明,受热区硬度分布不均匀,焊缝和热影响区的硬度高于母材,最高硬度出现在热影响区中,焊前预热和焊后热处理可降低接头的硬度和不同区域的硬度变化幅度.通过三点弯曲试验和拉伸试验测试发现,连续激光焊接横向焊缝的抗弯强度平均比母材高,连续激光焊时接头的拉伸强度低于母材,但焊缝的塑性比母材有所提高,连续激光焊接的接头抗弯强度和拉伸强度都比脉冲激光焊接的接头高.焊缝处的断裂均为解理断裂,断口上有明显的河流花样和解理台阶.