随着航空航天产品性能指标的不断提高,钛合金零部件的大型化趋势日益明显。钛合金零部件的尺寸很多时候超过了原材料厂家所能提供板材的最大宽度。将原始钛合金板料进行拼焊,达到大型零部件要求的毛坯尺寸,再进行整体超塑成形或超塑成形/扩散连接,不仅可以降低焊接难度,而且可以缩短大型钛合金零部件的制造周期。激光焊接是一种先进的材料连接技术,通常激光焊接零件具有与母材相近的力学性能。本文在开展细晶TC4激光拼焊工艺试验的基础上,获得了高性能激光拼焊板。在880℃、900℃下,对TC4激光拼焊板进行了超塑单向拉伸试验,得到了TC4拼焊板超塑变形的力学特性。结果表明:应变速率ε&在10-4与10-2之间时,应力曲线呈S状;当ε& =2.8×10-3s-1时,应变速率敏感性指数m=0.58,达到最大,比母材的m值略小。利用有限元仿真软件MARC,在温度880℃和应变速率10 -3 s-1下,仿真分析了顶角为60°的圆锥壳TC4激光拼焊板超塑成形过程,获得了圆锥壳恒应变速率胀形的压力-时间曲线;利用此压力时间曲线,进行了TC4激光拼焊板超塑成形试验,获得了底部厚向应变εt达到-2.17的圆锥件。结果表明:TC4激光拼焊板具有和母材相近的超塑成形性能。对锥形件进行了金相组织分析,结果表明:随着变形量的增大,母材晶粒增大,焊缝处板条马氏体增粗,同时产生次生晶粒。最后讨论了焊缝对于拼焊板的超塑成形性能的影响。本研究为钛合金激光拼焊板SPF和SPF/DB工程化应用进行了有益的探索。