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本文以TC4钛合金板材低温扩散连接工艺科研项目为背景,对钛合金低温扩散连接参数进行了研究。主要研究了脉冲电沉积镍钴中间层的制备工艺,参数优化,电沉积镍钴中间层热稳定性,低温扩散连接接头形貌及力学性能。利用脉冲电沉积的方法在TC4钛合金上制备了不同厚度,不同成分的纳米镍钴电沉积层,研究了Co元素与电流密度对晶粒尺寸、结合力、显微硬度和表面粗糙度的影响。通过X射线衍射仪测得电沉积层结构为面心立方结构,通过谢乐公式与透射电镜观察电沉积层晶粒尺寸为20nm左右且晶粒尺寸随电流密度与Co元素含量增加而减小;电沉积层硬度在395.3～537.6HV之间,随电流密度增加,电沉积液钴含量增加而增加;电沉积层与基体间的结合力在40-67.8N之间,随电流密度减少,基体表面粗糙度增加而增加,与钴元素含量无关;表面粗糙度随着电流密度减小、钴元素含量增加而降低,随着钛合金基体粗糙度增加而增加。电沉积层元素分布符合异常共沉积规律,最终确定电流密度2A/dm2,电沉积液钴元素含量为20g/L,钛合金基体用1500目砂纸打磨时,电沉积层晶粒尺寸,表面质量最优。对不同Co元素含量电沉积层在800℃下,在真空与空气中热处理0.5-5h,通过扫描电镜与能谱分析,确定表面氧化层为Ni O与Co O,厚度随时间增长由3.5μm增至5μm;电沉积层晶粒出现异常长大,电沉积层晶粒随时间增长由3μm增至20μm左右,氧化层与电沉积层晶粒均随电沉积液Co元素含量增加而细化,随热处理时间的增加而长大。真空热处理结果表明,随着热处理的进行,晶粒出现异常长大,晶粒尺寸随电沉积层Co元素含量增加,先减小后增加,平均晶粒尺寸在100nm左右,最终选择电沉积液Co元素含量20g/L,热处理1.5h以上时晶粒快速长大,因此扩散连接时间1.5h以内为最佳参数。对TC4钛合金板材,在以不用厚度电沉积不同厚度纳米镍钴中间层,在不同温度不同扩散时间下进行了扩散连接实验,分析了扩散连接温度,时间,中间层厚度对扩散连接性能的影响,随着中间层厚度由40μm减小至2.5μm,中间层成分由Ti Ni以及Ti Ni3,以及未扩散的镍钴中间层,变为以Ti2Ni金属间化合物为主的硬脆相,最后全部扩散到TC4钛合金基体中,扩散连接接头的剪切强度也由中间层厚度10μm的180MPa,增加至中间层厚度2.5μm的664MPa。随着扩散连接时间由1h增加至2h,扩散连接接头晶粒尺寸有所增加,剪切强度由599.3MPa降至528.5MPa。而温度降低至750℃时,钛合金未能焊合。最终得出TC4钛合金低温扩散连接的最佳工艺参数,扩散连接温度800℃,电沉积液Co元素含量20g/L,电流密度2A/dm2,钛合金基体用1500目砂纸打磨,电沉积时间7.5min;扩散连接压力3MPa扩散连接时间1h,中间层厚度为2.5μm,其扩散连接接头剪切强度为664MPa。