异种金属之间的焊接由于物理化学性能差异以及焊接时容易生成金属间化合物，往往存在着难度，是工业界一直重视的一个课题。而热输入量是影响异种金属焊接接头性能的重要因素之一。热输入量越小，热源性质控制可较为精确，焊接时热影响区和热膨胀量就越小，残余应力以及出现裂纹的可能性就越小，而传统的熔化焊接方法一般热输入量都比较大，对热源性质的精确控制比较难，难以获得良好性能的焊接接头。激光焊接具有高能量密度、快速加热和冷却、焊缝深宽比大、热影响区小以及热源可精确控制的特点，使得激光焊接成为焊接异种金属较为理想的焊接方法。 TC4钛合金与钢的焊接结构是应用于航空工业的一种重要结构。TC4和钢之间的焊接属于异种金属焊接范畴。但TC4钛合金和钢焊接除一般异种金属焊接时容易出现的问题外，还有其特殊的地方，这就需要对其焊接性进行分析。 本文对TC4钛合金和钢异种金属焊接性的研究是以钛和钢的焊接性为基础的。指出焊接时要用氩气作为保护气体，同时在保证熔透的条件下，严格控制热输入量以及热影响区，防止金属间化合物TiFe和TiFe₂的生成和晶粒过于粗大，从而提高接头的塑性和强度。 金属间化合物的生成和晶粒粗大与热影响区温度分布有关，同时还与激光焊接加热和冷却的速度之间相关。因此对激光焊接温度场模拟十分有必要。本文提出了激光焊接TC4钛合金和钢热源模型和高速移动热源解析式，对焊接过程进行数值模拟，模拟结果与实际结果相接近，说明模型反映了实际情况，可用于激光焊接异种金属时的数值模拟。 本文应用弹塑性理论建立应力应变场数值模拟模型，预测焊接残余应力和应变情况。由模拟结果看出，焊接时X方向存在着较大的变形，可用夹具压紧焊接材料，防止变形。焊接后存在残余应力，可以减小热输入量，具体做法可以在保证焊接质量的情况下，减小激光功率，或者增大焊接速度。 本文提出用WE和正交试验相结合的工艺优化方案，可减少试验次数，使试验目的很明确。同时分析各工艺参数对焊接质量的影响，为调整各工艺参数做了理论性的指导。最后按工艺优化路线进行试验，得出最优工艺规范。