采用扩散焊接方法制备TC4钛合金多型腔结构件,将钛合金低密度、高比强度等优异的综合性能与多型腔结构件的轻量化设计两者优势相结合,可同时满足航空航天、汽车制造等行业对轻量化和高性能的要求。但是,扩散焊接过程产生的焊接变形与接头强度之间的矛盾不利于多型腔结构件的精确制造。为了解决焊接变形与强度之间的矛盾,实现多型腔结构的精确制造,本文根据航空发动机进气机匣内环结构特点,简化设计了TC4钛合金多型腔结构件;利用ABAQUS有限元模拟软件,模拟了两种不同焊接面的TC4钛合金多型腔结构件扩散焊接过程,结合扩散焊接实验,分析了空心结构对型腔局部变形和接头焊合率的影响,优化了焊接面设计;采用低熔点中间钎料层,研究了 TC4钛合金扩散钎焊工艺,探究了扩散钎焊工艺在航空发动机主要承力件上的应用前景。本文主要结论如下:通过TC4钛合金扩散焊接正交实验,以扩散焊接头有无孔洞、抗拉强度、初生α体积比作为评价指标,分析了焊接工艺参数对钛合金扩散焊接头组织与性能的影响,优化了 TC4钛合金扩散焊接工艺参数。研究表明:TC4钛合金扩散焊接优化工艺参数为:焊接温度870℃、焊接压力5MPa、保温时间120min。在优化工艺参数下,接头焊接界面无未闭合孔洞,抗拉强度为977.42MPa,初生α体积比为52.74%。在所选用的焊接工艺参数范围内,各工艺参数对焊接界面孔洞闭合、接头抗拉强度以及初生α体积比影响程度依次为焊接温度＞保温时间＞焊接压力;提高焊接温度、焊接压力和保温时间均可促进孔洞闭合,提高焊合率,增加初生α体积比,接头塑性得到提高,但同时使得晶粒粗化,抗拉强度有所下降。基于TC4钛合金正交实验确定的优化工艺参数,利用ABAQUS有限元数值模拟软件模拟了两种不同焊接面的多型腔结构件扩散焊接过程,并在不同的总体控制变形率下进行扩散焊接实验;结合模拟计算与基础试验,计算并实测了型腔变形量,通过对比两种不同焊接面时型腔部位的局部焊接变形和接头焊合率,优化了焊接面设计及总体控制变形率。研究表明:多型腔结构件型腔的内外侧壁处的温度及应力明显高于其他部位,而焊接面上的空心结构避免了应力和热量主要集中于型腔处,使得带空心的多型腔结构件温度场和应力场分布更加均匀,且在焊接面处分布的较高应力有利于促进焊接界面塑性变形、界面扩散以及减小型腔部位的局部焊接变形;对于多型腔结构件型腔变形量的计算和实测值,型腔的上下壁中间部位呈现凸起的变形趋势,且随着总体控制变形率的增大,这种变形趋势愈加明显。根据金相检测和超声检测的接头焊合率,多型腔结构件焊接接头的焊合率随着总体控制变形率的增大而增大;在相同的总体控制变形率下,带空心的多型腔结构件的接头焊合率明显高于无空心的多型腔结构件的接头焊合率。相对于无空心的多型腔结构件,带空心的多型腔结构件的空心结构减小了型腔处的局部焊接变形,增大了焊接面的塑性变形,促进焊接界面附近原子的扩散、孔洞闭合,提高了接头焊合率,是一种优化的焊接截面设计。利用优化的焊接工艺参数,且总体控制变形率为5%时,两种不同焊接面的接头焊合率分别为～95%、～98%,符合焊合率的设计要求,而带空心的多型腔结构件型腔部位的局部焊接变形率为～1.98%,显著低于无空心的多型腔结构件型腔部位的局部焊接变形率（～4.74%）。选用Ti-18Zr-15Cu-10Ni（wt.）钎料,在钎焊温度为940℃下分析了保温时间对扩散钎焊组织和性能的影响以及扩散钎焊接头高周疲劳性能。研究表明:焊缝宽度、接头初生α体积比均随着保温时间的延长而不断增加,但焊缝组织均由粗大的针片状α相、（Ti/Zr）2（Cu/Ni）IMCs、残余β相和共析α相组成;扩散钎焊过程中,发生钎料熔化、等温凝固以及共析分解等过程。其中,α相的形核生长会引起成分偏析,导致β相中富Cu、Ni和V形成βrich相,进而引起βrich相发生βrich Ti→Ti2Cu+α Ti共析分解反应,使得在较长的保温时间下,在残留(β相的边缘依然形成颗粒状的金属间化合物;扩散钎焊接头抗拉强度先随着保温时间的延长而增加,在保温时间为60min时,达到最高值984.90MPa,继续延长保温时间时,抗拉强度有所降低。接头断后伸长率随着保温时间的延长而增加,在保温时间为90min时,达到最高值12.39%;TC4钛合金扩散钎焊接头的疲劳极限为492MPa,在不同载荷水平下,TC4钛合金扩散钎焊接头呈现三种疲劳失效模式。疲劳载荷应力幅影响断口发生位置,进而影响裂纹源区、疲劳扩展区和瞬时断裂区形貌。