钴基高温合金DZ40M较传统的X-40高温合金有更高的初熔温度、更好的高温强度、以及更好的抗氧化腐蚀性能,是一种用于航空发动机涡轮叶片及燃烧室的理想材料。但是由于涡轮叶片在服役时处在复杂的应力条件和高温环境中,时常因氧化、开裂等问题而失效。由于航空发动机制造成本昂贵,工艺复杂,通常对缺陷部位进行修复连接,以延长其服役寿命,可以在很大程度上节约成本。因此本文将利用瞬时液相扩散焊技术实现DZ40M钴基高温合金的修复和连接。所采用的中间层是一种自制的Ni Cr Co WB中间层。通过中间层在焊接温度下的瞬间液化,以及降熔元素和合金元素之间的互扩散,使得中间层完成等温凝固,并在一定的保温时间后实现接头的均匀化,从而获得具有优良高温持久性能的接头。在此基础上,研究了焊接工艺对接头界面组织和力学性能的影响机制,通过数学建模分析接头薄弱位置的层厚变化,预测等温凝固和均匀化的完成时间,并采用适当的焊后热处理对接头进行均匀化处理,实现了接头性能的提升。在不同焊接温度下(1120℃～1200℃)保温30min对DZ40M进行TLP连接。当焊接温度为1120℃时,研究发现界面分为EZ、ISZ、DAZ、BM四个区域。EZ中主要有Ni4B3、Cr5B3、富Ni硼化物以及Ni基固溶体;DAZ中的物相主要有Co B、Co2B、Cr2B、Cr5B3等。接头的典型界面结构为:DZ40M/Co B+Co2B+Cr2B+Cr5B3/(Ni,Co,Cr)s,s/Ni基固溶体+Ni4B3+Cr5B3。随着焊接温度的升高,共晶减少,直到1160℃,共晶相完全消失,接头实现完全等温凝固;在1160℃下分别保温5min、30min、60min、120min,随着保温时间的升高,接头等温凝固程度越高,并在30min时实现完全等温凝固。接头拉伸测试及断口分析表明,1160℃保温30min的接头由于完全消除了共晶相,且DAZ中的针状硼化物数量较少,接头强度达到最高,为487MPa,达到母材强度的88.6%。通过分析TLP扩散焊过程的四个阶段,发现等温凝固阶段对接头界面结构产生较大影响。若保温时间不够长,则接头无法实现等温凝固,接头中心部位生成一层脆性的共晶相。因此需要精确调控等温凝固完成程度,消除脆性共晶相,以提高接头力学性能。利用一维半无限扩散的模型对TLP过程中的B元素扩散进行计算和模拟,研究发现焊接温度越高,接头中心的B元素浓度下降越快。同时,共晶层厚度减小速率随着温度的升高而增大。另外,由于B元素的浓度梯度在一定时间后达到局部平衡,等温凝固速率也下降至一个稳定值。预测不同焊接温度下等温凝固完成时间,与试验结果相比可知计算结果处在合理范围内。对DZ40M的TLP接头进行1120℃保温5h的焊后热处理,发现保温5min的接头DAZ中还存在少量的针状相和颗粒相,保温30min的接头中只剩下颗粒相,而保温120min的接头中硼化物完全被消除,界面实现了结构均匀化。对DAZ中硼化物的相转变进行观察,发现针状相在等温凝固过程中存在一个边溶解边生长的过程,而在PBHT过程中,最外侧的针状相首先开始溶解,直至完全消失。硼化物分解处的B、Co、Cr等元素沿晶界扩散至母材中反应形成黑色M23(C,B)6颗粒相,对近缝区母材起到沉淀强化的作用。对接头成分均匀化的完成时间进行预测,计算结果发现在1120℃下所需的均匀化时间为22～24h。另外,接头DAZ中硼化物完全被消除所需的均匀化时间为3.22～4.15h。