目前,压气机盘鼓组件的焊接是降低航空发动机重量,提高推重比的重要方法之一,其中惯性摩擦焊接质量要高于电子束焊接,已普遍应用于先进航空发动机转子组件的焊接制造。惯性摩擦焊作为一种先进的固相连接技术,当焊接工艺参数发生波动或工件端面处理不良时,界面依然会产生微裂纹、“冷焊”或弥散分布的氧化物夹渣等缺陷,并沿着界面分布,具有较小的声波反射面积。此外,焊缝区为曲面结构,轴向空间狭窄且存在台阶,给超声检测带来了更大困难。超声相控阵检测的可偏转聚焦声束能量高,对惯性摩擦焊缝微裂纹及氧化物夹渣缺陷具有更高的灵敏度,适合于压气机组件曲面焊缝的接触式探伤,但没有合适的试块、耦合楔块、阵列探头及检测工艺。因此,本文针对TA19钛合金压气机组件的惯性摩擦焊缝进行了超声相控阵检测研究。根据超声相控阵检测前的声速、楔块延迟及TCG等参数校准工作需要,并结合标准试块及待检测工件的结构特点,设计了带有直径1mm盲孔及半径分别为20mm和40mm弧形槽的TA19钛合金校准试块;根据压气机组件惯性摩擦焊缝处结构特点并结合航空工业标准设计了超声检测对比试块,用于实际检测前的工艺参数的筛选。压气机组件惯性摩擦焊缝区壁厚较薄,空间狭窄且存在台阶,限制了常规耦合楔块及阵列探头的应用。根据焊缝区结构特点选择了理想的探头安放位置,基于探头安放位置外径、轴向长度及检测波形设计了曲面耦合楔块和阵列探头,并模拟了声束在工件内的传播路径,研究显示在30°~60°的扇形扫描角度范围内声束能够完全覆盖整个焊缝,且结构反射回波较为简单。超声相控阵检测工艺参数包括检测频率、灵敏度、阵列孔径、扫查角度范围及角度步进值、聚焦深度及激发脉冲电压,为提高惯性摩擦焊缝上微小缺陷的检测灵敏度,声束步进角度、聚焦深度及激发脉冲电压等参数均取最佳值。基于设计好的校准试块、对比试块、曲面耦合楔块及相控阵探头研究了频率、灵敏度、阵列孔径及扫查角度等工艺参数变化对矩形槽缺陷检测结果的影响,研究表明频率7.5MHz、灵敏度33dB、阵列孔径16及扇形扫查角度为30o~54o的工艺参数能够获得良好的检测效果,人工缺陷测量高度为0.9mm,反射波高为37%。