扩散连接技术由于母材不需要熔化的独特优势,已经成为航空、航天等领域不可或缺的技术。扩散焊界面缺陷的存在严重影响焊接结构的在役服务性能,因此,有必要对其进行无损检测。由于扩散焊接头的缺陷多为微米级,且存在弱结合缺陷,利用射线探伤和常规超声波探伤进行检测难度相当大。随着超声非线性理论的不断完善,非线性超声无损检测技术已经在检测固体介质中的微小缺陷方面得到广泛应用。本文运用信号处理的技术对扩散焊界面的超声非线性行为进行了研究。首先通过控制焊前表面处理和焊接工艺,制备了具有典型缺陷的扩散焊接头,并对其进行超声检测,获得了反映界面状态的超声信号数据。在接触声非线性理论分析的基础上,分别利用光滑界面模型和粗糙界面模型对固相连接接头不同界面状态的非线性效应进行了比较。通过两种不同的算法对扩散焊界面进行了超声非线性成像,并且通过比较获得了较为理想的算法。将扩散焊界面的超声非线性图像与超声C扫描图像进行了比较,获取两者之间的差异。结合破坏性实验的结果,分析了不同界面状态超声回波信号的时域和频域特征。并从超声信号特征、界面超声非线性效应、界面显微特征和接头抗剪强度等角度阐述了未焊合缺陷、弱接合缺陷和焊接良好界面的特征。研究结果表明,非线性超声检测对扩散焊界面处的弱结合缺陷比较敏感。