电子束焊接(EBW)技术是一种重要的钛合金连接手段，该技术对于促进钛合金的应用有重要的意义。本文以TC4钛合金和Ti62A钛合金为实验材料，对同材焊接接头的显微组织（包括母材、热影响区和熔合区）和力学性能进行了系统地研究，并分析了它们显微组织的演变规律和力学行为特点。 对于上述两种电子束焊接接头，从母材到熔合区的初生α相的比例不断减少，而β转变组织和次生α相的比例不断增加。而在该变化过程中又有各种不同形式的α相结构在热影响区产生，如环带α相，枝晶α相，异常次生α相集束和“Ghost”结构。焊接热循环会导致相变和元素的再分配行为同时发生，元素的扩散行为会减弱α/β界面处的元素浓度梯度分布甚至会导致一些次生α相的元素分布异常。环带α相和初生α相的取向关系保持一致，其形成和α/β界面处变化较大的元素浓度梯度有关。枝晶α相可能是从初生α相粗化中残留下来的微小树突演化而来的。异常次生α相集束和“Ghost”结构都是经过β→αs的相变转化而来的。这两种结构中高的α稳定元素含量和低的β稳定元素含量可以促进其中次生α相的生长使其片层宽度较大。 TC4钛合金焊接接头的纳米压痕实验表明“Ghost”结构和毗邻的β转变组织的纳米压痕硬度分布主要与α相密度六方结构的各向异性有关。β转变组织的纳米压痕硬度较“Ghost”结构的硬度低，这可能与β转变组织的α相和Al元素含量较低有关。缺口原位拉伸实验表明焊接接头母材、热影响区和熔合区所能承受的最大拉力不同，熔合区所能承受的最大拉力最高，母材次之，热影响区最小。对缺口原位拉伸过程中的塑性变形特征进行了观察，表明母材主要在初生α相内产生滑移带，熔合区沿与圆弧法向呈45°方向的滑移带产生，热影响区在靠近β转变组织的初生α相边缘首先产生滑移带，随后向初生α相中心位置迅速扩展。 Ti62A钛合金焊接接头的硬度实验表明，母材的硬度值低于焊缝熔合区的硬度值，这主要归因于熔合区细小的α相片层组织。热影响区的硬度分布接近焊缝区域的硬度，但该区域硬度分布不均匀，这与该区域的显微组织过渡状态有关。拉伸实验表明，焊接接头的强度较高，但是塑性略低。 相比与焊后单一时效处理，经过固溶时效热处理后Ti62A钛合金焊接接头熔合区及热影响区α片层粗化会导致焊接接头的硬度和强度略微下降，但是塑性和韧性得到了显著改善。
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