使用光学显微镜和X射线衍射法对TC4钛合金线性摩擦焊接头组织和残余应力分布特征进行研究。结果表明：热机影响区内的α相和β转变体在线性摩擦焊接过程中被不同程度地拉长，变形严重，焊缝区存在超细晶粒区。焊后接头的残余应力场表现为在一侧为拉应力，而在另一侧同时存在拉应力区和压应力区。垂直于焊缝的横截面上，垂直焊缝方向的残余应力在焊缝中心和焊缝端部分别呈现V字形和W字形分布特征，而在焊缝纵截面上，平行焊缝方向的残余应力分布特征为中心段存有较高的残余拉应力，至焊缝两端逐渐下降为压应力。