本文采用真空电子束对20mm厚TC4钛合金板材进行无扫描、扫描和局部热处理三种方式的对接焊接,其中扫描波形包括椭圆波、圆形波、三角波、锯齿波等,局部热处理的电子束为表面焦点和上焦点。采用光镜对焊缝显微组织转变规律、熔深方向上的晶粒梯度进行分析,并研究了不同工艺参数对组织的影响;通过分层硬度试验和拉伸试验对接头力学性能进行了分析,通过扫描电镜对拉伸断口进行研究。研究结果表明:采用无扫描焊接,焊接速度为720mm/min时,焊缝晶粒尺寸随着熔深的增大而减小;晶粒梯度随着束流的增大而减小,电子束流为105mA时,晶粒梯度最小。电子束流从95mA增大至105mA时,焊缝上部的??和晶间?相以及??板条束大于中部和下部,且随着束流的增大,晶间?相变宽、??板条束变粗大;束流减小至85m A,焊缝下部没有晶间?相和??板条束产生。无扫描焊接接头的硬度曲线呈“M”形分布,焊缝硬度要高于固溶态母材。电子束流为105mA时,硬度最高且较均匀;电子束流减小至85mA时,硬度梯度变大。电子束流为95mA时的强度达到最高为1265MPa,高于母材;接头下部和中部的强度要高于上部。固溶态母材为韧性断裂,而无扫描焊接头为韧性断裂和准解理断裂的混合断裂方式。采用扫描焊接,扫描函数为圆形波时,焊缝晶粒梯度最小,有效地改善了晶粒梯度。扫描焊接的焊缝组织与无扫描焊接没有明显的区别。扫描焊缝的硬度高于铸态母材。不同扫描波形下的焊缝硬度在343~353HV之间变化,添加扫描波形使得焊缝硬度变得更加均匀。扫描焊接接头的强度均高于铸态母材。圆形波的强度梯度最大,锯齿波的强度梯度最小。铸态母材为脆性断裂,而扫描焊接头为解理断裂和韧性断裂的混合断裂方式。采用局部热处理方式焊接,电子束为表面聚焦时,焊缝上部和中部的组织较大,随着散焦程度的增大,中部组织变得细小,焊缝下部分布着细小的针状??相。采用表面焦点时的焊缝平均硬度为349HV,采用上焦点时的焊缝上部硬度在344HV~353HV之间变化,与常规焊缝(母材为铸态)的硬度差别很小。局部热处理后接头抗拉强度均高于铸态母材,表面焦点对接头的强度影响较小,随着散焦程度的增大,上部由1038MPa减小到984MPa,中部由1078MPa减小到1000MPa,接头下部受局部热处理的影响较小。局部热处理的接头为韧脆混合断裂方式。