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氮化硅（Si3N4）陶瓷具有耐高温、高强度、高硬度、高耐磨性、抗腐蚀等优异的性能,在航空、航天、冶金、能源、机械等领域有着重要的应用。然而,Si3N4陶瓷材料的本征脆性以及制备技术的限制,难以获得大尺寸、形状复杂的陶瓷构件。而镍基高温合金是目前在航空领域应用较为广泛的一种合金,因此,实现Si3N4陶瓷与镍基高温合金的可靠连接是其获得广泛应用的关键,且具有极大的工程应用价值。部分瞬间液相扩散（PTLP）连接具有在较低温度下获得高温稳定性好的扩散接头的优点,适用于异种材料的连接。本文分别采用Ti/Cu/Ni、Ti/Au/Ni中间层对Si3N4陶瓷与DZ483高温合金进行了PTLP连接,研究了工艺参数对Si3N4/DZ483高温合金接头的显微组织结构及力学性能的影响。采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、能谱仪（EDS）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、选区电子衍射（SAED）、显微硬度仪、万能试验机等测试研究方法,对Si3N4/DZ483高温合金接头界面显微组织结构、成分、相组成、力学性能以及断口形貌等进行了系统的研究,揭示了连接Si3N4陶瓷与DZ483高温合金的界面反应机理,获得以下结论。采用Ti/Cu/Ni中间层对Si3N4陶瓷与DZ483高温合金的PTLP连接,界面微观结构表示为:Si3N4陶瓷,TiN反应层,Ti2Ni相,富Cu相,Cu-Ni固溶体,Ni中间层,富Cu相,CuTi2析出相,Ni3Ti反应层,富Cr相,DZ483高温合金。通过TEM对Si3N4-Ti/Cu界面形貌详细的分析,发现TiN界面反应层由两部分组成:0.4μm厚的细晶粒TiN反应层和尺寸为0.8μm粗晶粒TiN反应层。随着连接温度的升高和保温时间的延长,原子之间充分扩散,反应层变厚。在连接温度1323 K保温60 min的条件下,获得的Si3N4/DZ483接头室温下的三点弯曲强度达到最大值170 MPa。对采用Ti/Cu/Ni中间层的Si3N4/DZ483接头的高温性能进行研究,在873、1073 K高温抗弯测试中,接头所获得的强度分别为125 MPa和95 MPa;随着测试温度的升高,接头的高温强度逐渐降低;当测试温度达到1273 K时,接头性能严重下降。在大气氛围1073 K保温100 h氧化处理后,接头的抗弯强度保持在128 MPa,表明在此温度下获得接头具有良好的高温性能;随着氧化温度的升高,接头的强度明显降低;在1123 K保温100 h,接头的强度降低至81 MPa;当温度提高到1173 K保温100 h后,接头氧化后直接发生断裂。研究了Ti/Cu/Ni中间层获得的Si3N4/DZ483接头的断裂组织,在1323 K,保温60 min条件下,接头的断裂主要发生在Si3N4陶瓷侧连接界面处,并向陶瓷界面发生扩展,属于混合断裂模式;结合接头的应力-应变曲线的分析,表明Si3N4/DZ483接头的室温断裂属于脆性断裂方式,然而,在高温弯曲测试后,接头没有完全断开,在高温断裂接头中发现了韧窝的存在,表明高温断裂接头具有塑性断裂的特征。采用Ti/Au/Ni中间层进行Si3N4陶瓷/DZ483高温合金的PTLP连接,界面组织可以表示为:Si3N4陶瓷,TiN反应层,富Au相,富Ni相,Ni中间层,富Au相,Ti O相,Ni3Ti反应层,富Cr相,DZ483高温合金。连接温度在一定的范围内提高时,TiN界面反应层增厚,界面结合强度增加,对接头的性能有利。然而,当连接温度过高时,接头界面区的脆性金属间化合物增加,接头缓解残余应力的能力降低,从而使接头的力学性能下降。在一定的范围内延长保温时间,界面反应层逐渐增厚,接头合金区中Ni基固溶体不断长大,随着保温时间进一步提高,虽然界面反应层增厚,然而Ni基固溶体转成脆性Ni3Ti化合物,接头力学性能下降。在室温条件下测试,接头的三点弯曲强度最高为211 MPa,当测试温度为1173 K时,接头的抗弯强度达到91 MPa。当接头在1173 K的大气氛围中保温100 h后,接头的抗弯强度保持在85 MPa左右,说明接头具有优异的耐高温性能。此外,还发现Si3N4/TiN界面在纳米尺度上呈现波浪状的界面结构,这种结构有利于提高接头的性能。从动力学角度分析采用Ti/Au/Ni中间层获得接头的Si3N4陶瓷侧与DZ483高温合金侧界面反应层的生长行为可知:Si3N4陶瓷侧的TiN界面反应层厚度与时间的曲线符合抛物线方程,即生长速率由扩散速率控制而非反应速率控制,并计算得到TiN反应层扩散激活能为283.8 k J/mol;DZ483高温合金侧的Ni3Ti界面反应层生长同样符合由扩散控制的抛物线方程法则,计算得到Ni3Ti界面反应层扩散激活能为186.7 k J/mol。Si3N4陶瓷侧界面区域主要有TiN反应层,Ni基固溶体和Au基固溶体组成,通过HRTEM和SAED分别研究了Si3N4与TiN,TiN与富Ni相界面的位向关系,表明Si3N4和TiN晶粒之间具有一定的位向关系,然而TiN晶粒与Ni基固溶体之间没有特定的位向关系。Si3N4陶瓷与TiN界面特定的位向关系保证了良好的界面结合,使连接界面具有较高的强度。