新材料和新结构的采用是提高飞行器性能关键技术,也是其结构设计与研制的发展方向。电子束焊接钛合金技术性能优越,被广泛用于航空航天领域飞机框架和发动机的重要承力构件的制造中。如何提高大厚度钛合金电子束焊接构件的稳定性是航空航天技术领域主要问题之一。本文针对TC4/TA15两种钛合金材料,使用同种焊接工艺,进行了不同的热处理试验。测试分析其组织结构和力学性能的变化,从而探讨了热处理规范对焊接构件的组织和力学性能(特别对疲劳寿命)的影响。试验结果表明:TC4电子束焊接焊缝根部和顶部组织主要为针状马氏体(α`相),中部组织为马氏体+层片α相,热影响区组织为层片α相+针状马氏体。等温退火热处理后焊缝组织由马氏体变为双态组织,这种组织,延伸率高,疲劳性能好;母材区为等轴组织。TA15钛合金电子束焊接接头随退火温度提高,初生α相变少,等轴α变小,β转变组织中的α相,呈长透镜状形态。随着退火温度升高,TC4试样的强度、硬度降低,塑性、韧性提高。TC4/TA15电子束焊接接头强度均不低于母材,拉伸试验断裂位置均在母材。拉伸断口无明显的起裂源,断裂类型为微孔聚集型。热处理对TC4/ TA15钛合金电子束焊接接头的疲劳寿命有明显影响,在置信度γ=90% ,相对误差δmax=5%时,去应力退火TC4接头的中值疲劳寿命比非热处理态高24%,等温退火热处理TC4接头的中值疲劳寿命比非热处理态提高53%。去应力退火TA15接头的中值疲劳寿命比非热处理态高28%,退火热处理TA15接头的中值疲劳寿命比非热处理态高9%。焊接缺陷(冷隔和气孔)是疲劳断裂的起裂区;如缺陷尺寸较小,疲劳大多起裂于试样表面。