随着钛合金焊接件普遍用于石油化工、航空航天、核电能源等多个领域的关键装备制造,通常有一部分钛合金焊接头长期服役于复杂多变的含氢环境中,由于钛与氢结合力较强和焊接结构自身特殊性,钛合金焊接头氢脆失效时有发生,钛合金焊接头为评估整个焊接件安全可靠性的关键所在。本文选取Ti–0.3Mo–0.8Ni合金板氩弧焊接头为研究对象,采用高温气相充氢模拟钛合金焊接头在低氢浓度下长期服役期间的氢累积量,研究氢致钛合金焊接头室温组织、室温拉伸性能、高温压缩性能、断裂韧性和疲劳裂纹扩展行为演变及其微观作用机制。钛合金焊接头氢致裂纹扩展行为研究将为钛合金焊接件氢脆失效控制与预防提供技术支撑,也为现役钛合金焊接件氢损伤程度评估和剩余寿命预测研究奠定理论基础。分析了高充氢钛合金焊接头中氢化物析出类型和相应析出机制,取得了氢或主要合金元素重新再分布的间接证据。充氢0.21wt%焊缝中析出大层片FCCδ（I-δ）、长板条FCCδ（II-δ）和长针FCTγ氢化物。FCCδ相为含过饱和氢的αH相分解产物之一,FCTγ相为低氢浓度区I-δ相变产物。氢化物析出常伴随富氢区/贫氢区形成,合金元素在两区中扩散系数改变,致合金元素重新再分布;富氢区最终转为氢化物,而贫氢区间接表现为在δ、γ氢化物两侧或其中一侧形成白色条带。揭示了不同充氢量钛合金焊接头室温拉伸强度、塑性和断口形貌演变规律,阐明了高充氢致室温拉伸断裂特征。随充氢量增加,抗拉、屈服强度逐渐增加,而延伸率、断面收缩率明显下降;断口由韧性断裂转为脆性沿晶+局部韧窝混合断裂。主裂纹沿层片α晶界和氢化物分布方向交替扩展、连通至最终断裂,小裂纹以小角度切割方式进行主流扩展方向之间的转向或彼此衔接。研究了不同充氢量钛合金焊接头高温流变应力和大变形区组织演变规律,探讨了氢致高温压缩性能演变机理。随充氢量增加,焊缝稳态应力下降,峰值应力降至最低值后又逐渐增大;层片α连同氢化物被拉长或弯折程度增加;焊缝组织动态再结晶程度加剧。位错集中分布在氢化物周围,氢化物与位错之间强烈交互作用削弱了缺陷、障碍对位错运动的“钉扎”作用,降低层片α内位错密度。描述了不同充氢量钛合金焊接头断裂韧性和断口形貌演变规律,探讨了固溶氢和氢化物致断裂韧性演变机理。随充氢量增加,断裂韧性逐渐下降,而组织不均匀性对断裂韧性影响不大;但充氢量增加和组织不均匀性（母材至焊缝区）均能导致断口脆性特征越发明显。应力诱导固溶氢富集形成的氢气团产生内压剪切分量,致钛合金焊接头在低KI值下形核与扩展。氢化物界面上位错塞积致局部应力集中,或加速氢化物界面上微裂纹形核,或致氢化物产生高应变,促进氢化物内部微裂纹形核。表征了不同充氢量钛合金焊接头疲劳裂纹扩展速率、扩展路径和断口形貌演变规律,构建了疲劳裂纹萌生阶段驻留滑移带（PSB）与氢原子、氢化物之间的交互作用模型,并探讨了氢致疲劳性能演变机理。随充氢量增加,Paris区和失稳扩展区疲劳裂纹扩展速率增大,扩展路径曲折程度增加,断口脆性特征越发显著。固溶氢加剧PSB内位错运动,位错强化减弱,致微裂纹在PSB尖锐挤出峰和侵入槽处提早萌生;PSB局部氢浓度提升进一步复合为H2,H2产生内应力协助外应力提早萌生微裂纹。氢化物与PSB交互作用致氢化物取向分布、形态改变,主裂纹多沿氢化物取向扩展;PSB内氢化物与基体加速分离或自身断裂产生微裂纹。