TC4鈦合金是典型的α+β兩相鈦合金，由于其具有比強(qiáng)度高、耐腐蝕性好、熱強(qiáng)性高等優(yōu)點(diǎn)，成為了航空工業(yè)常用的結(jié)構(gòu)材料，特別是用在飛機(jī)機(jī)體和發(fā)動(dòng)機(jī)中要求強(qiáng)度高及熱強(qiáng)性好的部位。TC4鈦合金具有良好的焊接性，在其眾多的焊接方法中，電子束焊接是一種先進(jìn)的高能束流加工技術(shù)，具有能量密度高、加熱范圍窄、焊接變形小、焊縫深寬比大、生產(chǎn)效率高等常規(guī)焊接方法無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。由于鈦合金焊接構(gòu)件在使用環(huán)境中存在氫和循環(huán)應(yīng)力，構(gòu)件有發(fā)生氫致斷裂的可能，因而研究氫對(duì)焊接構(gòu)件疲勞性能的影響十分重要。

　　實(shí)驗(yàn)材料選用20mm厚的TC4鈦合金板材。在ZD150-15A型電子束焊機(jī)上進(jìn)行焊接，焊接工藝參數(shù)為：加速電壓150kV,聚焦電流342mA,焊接速度0.8m/min,電子束流48mA.焊后獲得了完整的對(duì)接接頭試板，切除焊縫余高和板厚上下部各5mm,以消除幾何應(yīng)力集中和熔合線氣孔等疲勞裂紋萌生因素。沿著垂直于焊縫的方向取樣，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)加工疲勞試樣，加工時(shí)確保焊縫處于疲勞試樣的中心位置。采用高溫氣相法對(duì)試樣進(jìn)行充氫，充氫溫度為750℃，保溫2h,最終的充氫量由高精度物理天平（精確到10-5g）測(cè)量得出。疲勞試驗(yàn)在高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，加載方式為軸向加載，其應(yīng)力比R=-1,最大應(yīng)力水平取σ(max)=665MPa,試驗(yàn)加載頻率f=15Hz.

　　充氫顯著降低了TC4鈦合金試樣的疲勞壽命，氫含量0.028%鈦合金的疲勞壽命僅為未充氫試樣的一半，當(dāng)氫含量增大到0.120%時(shí)，疲勞壽命降到了未充氫的五分之一。充氫后TC4鈦合金電子束焊接頭多數(shù)在熱影響區(qū)發(fā)生疲勞斷裂，這主要是因?yàn)闊嵊绊憛^(qū)的組織不均勻和熱影響區(qū)的氫含量相對(duì)較高，造成了疲勞裂紋首先萌生于熱影響區(qū)。隨著氫含量的增加，含氫試樣疲勞斷口的裂紋源數(shù)量增加；穩(wěn)態(tài)擴(kuò)展區(qū)的疲勞條帶變寬、變得模糊，且二次裂紋數(shù)量增多、尺寸增大；在快速斷裂區(qū)，斷口韌窩變小、變淺。這些疲勞斷口的形貌特征表明，氫促進(jìn)了疲勞裂紋的萌生和增加了裂紋擴(kuò)展的速度，導(dǎo)致鈦合金電子束焊接頭的疲勞壽命顯著降低。

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