TiAl合金电子束焊的主要问题是焊接热裂纹和接头力学性能的降低。TiAl金属间化合物的室温塑性差，但通过Cr、Mn、V、Mo等元素的合金化和控制组织，使其形成一定比例和形态的（γ+α₂）两相组织，可使其室温伸长率提高到2%～4%。因此，一些TiAl合金设计成室温具有（γ+α₂）的层片状组织，α₂呈薄片状，穿越γ晶粒。这种双相组织是在冷却过程中通过α→（α₂+γ）的共析反应获得的。

采用电子束焊焊接TiAl合金时，冷却速度对焊接裂纹倾向影响很大。对TiAl合金电子束焊的焊接裂纹敏感性进行了研究，所用材料为TiB₂颗粒强化的Ti-48Al合金，所含强化相TiB₂的体积分数为6.5%，组织为层片状α₂+γ的晶团、等轴α₂和γ晶粒以及短而粗的TiB₂颗粒。电子束焊所用的工艺参数和热影响区冷却速度见表4-11。

表4-11 电子束焊时所用的焊接参数及HAZ（热影响区）冷却速度

电子束焊热影响区冷却速度对TiAl合金裂纹倾向的影响见表4-12和图4-21，当热影响区冷却速度低于300K/s时裂纹不敏感；冷却速度超过300K/s后，裂纹敏感性随冷却速度的增加明显增大。冷却速度超过400K/s时焊缝中产生横向裂纹，并可能向两侧母材中扩展。从这类裂纹的断口形貌看属固态裂纹，没有热裂纹的迹象，属于冷裂纹。

表4-12 冷却速度对热影响区裂纹倾向的影响

(www.daowen.com)

图4-21 热影响区冷却速度对裂纹率的影响（由1400℃冷却至800℃）

因此，用电子束焊焊接TiAl合金时，冷却速度是影响焊接裂纹的主要因素。当焊接参数选择合适时，用电子束焊焊接TiAl合金可以获得无裂纹的接头。有关研究表明，当焊接速度为0.6cm/s时，电子束焊防止裂纹产生所必需的预热温度为250℃（见图4-22）。

图4-22 预热温度与裂纹率之间的关系（焊接速度为0.6cm/s和1.2cm/s）

在Ti-48Al合金中，在1130～1375℃的高温下γ相转变为α相，但冷却过程中α相转变为γ相非常快。将Ti48Al2Cr2Nb合金由1400℃的α相区淬火，导致向γ相的转变，只有在缓冷时才能获得层片状组织。因此，焊接时较快的冷却速度将使TiAl合金的理想组织状态受到破坏，使其恢复原来的脆性，甚至引起冷裂纹。

采用电子束焊焊接厚度为10mm的Ti48Al2Cr2Nb合金时，预热750℃可使焊缝转变为层片状组织，但没有预热的快速冷却时，焊缝主要是块状转变组织。在这种高冷却速度的条件下，焊缝极易开裂，因此必须严格控制焊接热过程。TiAl合金同样存在氢脆问题，由于目前所用的焊接方法都是低氢的，因此氢并没有成为一个主要问题。