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钛及钛合金具有比强度高、耐腐蚀性能好和耐热性高等优点被广泛应用于工业领域。铝及铝合金因具有导电性能好、密度小、机械加工性能好等优点也是一种应用广泛的金属材料。因此,实现钛合金和铝合金异种金属材料高强可靠焊接,对于充分利用钛合金和铝合金并发挥各自优势具有重要意义。然而,钛合金和铝合金扩散焊接存在以下技术难点:一是由于母材表面接触不充分且氧化物层的阻隔,需要较高焊接温度才能形成有效的焊接接头;二是由于钛合金和铝合金焊接性较差,高焊接温度下获得焊接接头的焊缝处会生成大量极大程度地削弱焊接接头力学性能的脆性金属间化合物层。为解决以上难题,本论文以实现TC4钛合金和1060铝合金的低温高强扩散焊接为研究目标,重点研究母材待焊表面焊前处理、焊接工艺参数及钛合金表面磁控溅射沉积Al薄膜中间层对TC4钛合金和1060铝合金扩散焊接接头显微结构、力学性能与扩散机制的影响规律。研究结果表明,TC4和1060Al母材待焊表面经焊前抛光处理后能实现其低温(400°C)高强扩散焊接,采用精细的焊前抛光处理能有效地减少表面氧化,使得TC4/1060Al低温焊接成为现实,而且低温下制备获得的TC4/1060Al焊接接头没有明显的脆性金属间化合物反应层。不同焊前抛光处理工艺制备获得的TC4/1060Al扩散焊接接头力学性能差异较大,TC4/1060Al焊接接头剪切强度随着抛光砂纸目数的增加而提高。固化焊前处理工艺参数,关键焊接工艺参数(焊接温度、焊接压力和保温时间)对TC4/1060Al扩散焊接接头的显微结构和力学性能有明显的影响。随着焊接温度和焊接压力的升高,TC4/1060Al焊接接头剪切强度先增加然后趋于恒定。随着保温时间增加,接头强度有先增加后降低的趋势。本文实现TC4和1060Al低温高强扩散焊接的最佳工艺条件为410°C-10 MPa-120 min,此时TC4/1060Al焊接接头的剪切强度达到74.7 MPa,与1060Al母材强度相当。研究结果进一步表明,TC4母材待焊表面磁控溅射沉积Al薄膜中间层可以进一步降低TC4/Al/1060Al扩散焊接接头的焊接温度并提高焊接接头剪切强度。在380°C-10 MPa-120 min条件下,与TC4/1060Al扩散焊接接头相比,TC4/Al/1060Al扩散焊接接头剪切强度由53.2 MPa增加到66.5 MPa,提高25%。采用本文焊前处理工艺和焊接参数制备获得的TC4/1060Al和TC4/Al/1060Al焊接接头的断裂形式均为韧性断裂,而且高强度的焊接接头断口发生在Al侧焊接母材上,焊接接头微观孔洞明显减少消失,断口微观形貌结果显示断口有更多塑性变形韧窝。分析认为,采用本文的焊前处理方法和添加Al膜中间层方法实现的TC4/1060Al和TC4/Al/1060Al焊接接头在较低焊接温度的形成过程主要分为早期较大有效面积的表面物理接触、低温扩散层形成以及缓慢的扩散层生长三个阶段。