铝合金导管是运载火箭、载人飞船和空间站等航天器重要的零部件,其高质高效的连接是航天器安全运行的关键。对于铝合金工件来说,由于铝及铝合金氧化性很强,在大气环境中,1.7×10-8s内就在整个表面形成一层稳定的氧化膜,而且在TLP扩散焊过程中很难去除,是阻碍TLP焊管工艺在铝合金导管连接上应用的主要原因。通常解决办法是通过在真空环境下进行焊接,利用真空环境来限制铝合金高温下氧化膜的生成,另外还可提高中间层对于母材的润湿性。但是在实际应用中,此方法对于较大尺寸工件来说,焊接效率低,操作较为复杂;而在非真空环境下的TLP焊接,实用性强,具有极大的研究价值和广阔的应用前景。本文为了解决非真空下的铝合金TLP焊接问题,使用高频感应加热的方式,同时在TLP焊接过程中施加温度梯度的方法,即TG-TLP焊接工艺,在氩气保护下进行焊接。进行5A02铝合金TLP与TG-TLP焊接工艺研究并研究其连接机理。为了实现铝合金导管高频感应非真空TLP焊接,并可施加温度梯度,为此设计了一套温度梯度TLP焊接装置。整个TG-TLP焊接平台由装夹系统,高频感应加热系统,弹簧加压系统,气体保护系统,测温与温控系统以及水冷系统组成。通过试验测试,自主设计温度梯度TLP焊接装置满足实验室条件下的铝合金导管焊接的需要,满足铝合金导管非真空TLP焊接要求,完全符合设计和后续焊接工艺试验所需工作条件。本文选取Cu箔片作为中间层,对5A02铝合金管进行TLP及TG-TLP实验。首先采用瞬间液相扩散焊（TLP）的方法实现了5A02铝合金导管的有效连接,研究了焊接温度和保温时间等工艺参数对接头组织与力学性能的影响。研究发现,提高焊接温度和延长保温时间均可提高原子扩散性能,增加扩散区厚度及组织均匀性,从而提升焊接强度。而过高的焊接温度和过长的保温时间会导致扩散区组织粗化,从而降低接头强度。本章优化的TLP最佳工艺参数为:焊接温度610℃、保温时间为30min,5A02铝合金TLP接头强度达到81.4Mpa。另外,结合试验数据,对使用Cu箔作为中间层的TLP焊接机理进行分析。在TLP焊接过程中,铜元素沿晶界向母材快速扩散,导致在铝合金母材内的晶界处形成共晶液体,随着元素的逐渐扩散,中间层元素逐渐耗尽,焊缝组织均匀化,最终完成焊接。但是,在TLP扩散焊的等温固化过程中,滞留在液相中的不溶性氧化物颗粒和杂质都将因固液边界的推进而被推进。最终,氧化膜在熔合线处聚集,从而阻止了金属与金属之间的完全接触,影响了焊接质量。为了解决这个问题,随后探索了温度梯度瞬间液相扩散焊（TG-TLP）方法,并实现了5A02铝合金导管的有效连接,研究了温度梯度对接头组织与力学性能的影响。通过在导管一端装夹水冷铜块,使导管一侧降温,从而实现温度梯度,在通过调节水冷铜块距离焊缝处的距离改变温度梯度的大小。研究发现,在水冷铜块距离d=15mm的温度梯度下,接头断口形貌呈现正弦状结构,连接界面接触面积增大,氧化膜发生曲折甚至断裂,接头强度提高。最终通过大量实验与测试,得到优化的TG-TLP最佳工艺参数为:焊接温度610℃、保温时间为30min,水冷铜块距离d=15mm,5A02铝合金TG-TLP接头强度最高,达到90.7Mpa。最后结合试验观察,对使用Cu箔作为中间层的TG-TLP焊接机理进行分析。在液体中建立了浓度梯度后,液相成为了扩散的快速路径,因此溶质原子从冷侧界面迁移,在该处界面处的平衡溶质浓度更高（由于温度Tc较低）,朝向热侧界面时,平衡溶质浓度较低（温度Th较高）。当溶质扩散到液体中时,在冷侧界面发生固化,同时固化向热侧推进,留下具有Cs组分的固体。同时,热侧界面附近的溶质浓度增加,因此固液共存的固液平衡温度降低,从而发生熔化。最终导致是热侧界面向后退,而冷侧界面紧随其后,从而界面从较冷侧向较热侧迁移。最终导致正弦状界面的产生。