TC4钛合金由于具有高熔点,良好的高温力学性及耐腐蚀性能等优点,已经在航空航天、化工、汽车制造、原子和能源等领域有着广泛的应用。传统焊接钛合金方法局限性使钛合金接头力学性能受到诸多限制,而高能束流焊接有着高能量密度、高熔透性、焊接变形小等优点,在现代焊接钛合金中受到越来越多的重视。本文中高能束流焊接主要为电子束焊接和激光焊接两种。本研究主要分析了在高能束流焊接TC4钛合金情况下,其接头焊缝宏观晶粒及微观组织的变化,以及其组织不均匀性,并对比了焊接中厚板和薄板由于冷却速度不同而导致的组织差异性。研究发现在两种焊接工艺下,TC4钛合金厚板和薄板焊缝熔凝区晶粒均以初生β相柱状晶粒为主,柱状晶尺寸由焊缝顶部至底部依次减小呈梯度变化。热影响区发生再结晶现象,再结晶晶粒以等轴晶形态存在,多出现在焊缝顶部和中部,其尺寸由熔凝区至母材依次减小。焊缝显微组织以针状马氏体为主,马氏体的尺寸分布受β柱状晶尺寸的影响,并与柱状晶尺寸分布有着类似的规律,在焊缝内部马氏体呈梯度分布。焊缝熔凝区上部及中部柱状晶之间存在片状α组织。对不同电子束焊接工艺下厚板TC4钛合金接头研究发现,随着焊接线能量的增加其焊缝同一区域焊缝晶粒及微观组织有增大趋势。且不同焊缝形貌焊缝下其焊缝组织分布差异明显。激光焊接薄板钛合金的研究发现,焊缝熔凝区仍以柱状晶为主,热影响区以等轴晶为主。与电子束焊接接头相比,激光焊接焊缝内柱状晶与马氏体尺寸细小,且马氏体分布较杂乱,焊缝内未见片状α组织出现。