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金属基智能结构或材料相比聚合物基智能结构或材料,具有强度高、耐久性好、工作温度高、不老化、不降解、更能适应恶劣环境下工作等优点。本文对钛合金超声波焊接及制备钛合金智能结构的技术进行了研究。通过钛合金超声波焊接的大量试验,得出最佳焊接工艺参数,并用于超声波焊接制备钛合金智能结构件。通过对钛合金焊接试样的拉伸试验、剥离试验和显微硬度试验,分析钛合金超声波焊接接头的力学性能,得出在焊接压力1144.53N,焊接时间125ms时,钛合金的抗剪力、拉伸剪切强度、剥离力、剥离强度都达到最大值,分别为1940N、121.25Mp、170N、42.5KN/m:随焊接时间的提高,试样表面氧化膜的处理情况对拉伸抗剪强度的影响不断降低,在最佳焊接时间下,去除氧化膜的试样拉伸抗剪强度几乎不变；焊接时间为135ms时,在界面处硬度值达到最大值。通过红外测温仪测量钛合金超声波焊接的温度、金相分析、EDS能谱分析、SEM扫描电镜分析等方法,得出钛合金超声波焊接温度范围在熔点的37%-70%；超声波焊接的初始阶段存在机械嵌合现象,随焊接时间的增加而消失；超声波焊接的扩散方式中间隙和空位扩散的影响微小,主要以位错扩散的方式进行；焊接压力、焊接能量、材料自身的硬度和屈服强度对金属键合和焊接接头质量起着决定性的作用。使用ABAQUS有限元软件建立钛合金超声波焊接热—结构耦合二维轴对称有限元模型,对钛合金超声波焊接不同焊接参数下的温度场和应力场进行分析,得出焊接界面为高温集中区,最高温度分布在界面中心位置(高达1172.4℃),且焊头边缘的温度几乎都为界面中心温度的一半；焊接的温升在前10ms陡升至500℃左右,随后的温升较平缓且近似线性的增长；最大应力发生在铁砧的上表面中心处,它随焊接压力的增加而增大,但是增加幅度不大；其次应力较大处为焊头边缘下方的钛合金界面处,它随焊接压力的增加而增大,并且增加幅度较大。将电镀镍的FBG用超声波焊接的方法,以直接埋入和间接埋入的方式,对钛合金智能结构件的快速成型及传感性能进行了研究。将电镀镍的FBG以直接埋入方式埋入到钛合金结构中的试验,表明钛合金不大适合作为FBG的埋入基体；电镀镍的FBG以间接埋入方式埋入到钛合金结构中,埋入后的FBG温度灵敏度是原来裸光纤光栅温度灵敏度的2.13倍,是电镀镍后的FBG传感器温度灵敏度的1.11倍,说明金属化后的FBG以间接埋入方式的方法埋入钛合金结构中是行之有效的方法。