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双相不锈钢超塑性扩散连接构件在船舶、海洋开发机械等领域具有广阔的应用前景,但由于双相不锈钢的超塑性扩散连接技术研究与应用历史较短,在实际应用中还存在许多问题。例如需要较大的冷轧变形量,超塑性连接过程需要的压力较大等,因此,有必要对双相不锈钢的超塑性扩散连接条件及机理进行研究。本文通过研究不同预处理状态和连接条件对2205双相不锈钢超塑性扩散连接的影响规律,提出了采用热循环的方式进行双相不锈钢的超塑性扩散连接提高界面结合性能,使用不同成分的双相不锈钢进行扩散连接来改善界面结构。通过OM, SEM和TEM观察扩散连接后试样的界面组织,断口形貌,并分析界面区域的元素分布,探索双相不锈钢超塑性扩散连接机理。研究了2205双相不锈钢在不同的连接温度,连接时间和连接压力下的超塑性扩散连接,结果表明,预处理状态为1350℃固溶和冷轧变形量85%的2205双相不锈钢在连接温度1000℃,连接时间5min,连接压力10MPa的条件下,界面剪切结合强度为430MPa;相同的2205双相不锈钢试样采用热循环方式进行超塑性扩散连接试验后,在连接时间5min时,在压力10MPa,1000℃与900℃之间经过3次热循环后,界面剪切强度可达625MPa比未施加热循环的430MPa提高了约45%。通过不同成分双相不锈钢的超塑性扩散连接试验,发现成分差异有利于元素扩散,能够改善界面结构,提高界面结合性能,预处理状态为1350℃固溶和冷轧变形量80%的2205、2507与2906双相不锈钢,在连接温度1100℃,连接时间5min,连接压力10MPa的条件下,2205/2507,2205/2906的界面剪切结合强度分别为536MPa和650MPa。研究结果表明,对不同成分的双相不锈钢采用热循环的方式进行超塑性扩散连接后,预处理状态为1350℃固溶和冷轧变形量80%的2205、2507与2906双相不锈钢,连接时间5min时,在Tmax=1100℃, Tmin=950℃,循环次数N=3时,2205/2507,2205/2906的界面剪切结合强度分别为636MPa和748MPa,比1100℃下未施加热循环的界面强度分别提高了18%和15%。预处理状态为1350℃固溶和冷轧变形量50%的2205、2507与2906双相不锈钢,采用热循环方式进行超塑性扩散连接试验后,2205/2507,2205/2906的界面结合强度分别为579MPa和667MPa,比未施加热循环时冷轧变形量80%的试样获得的界面结合强度分别高43MPa和17MPa。相同的2205试样,采用热循环的试验方式在5MPa下获得的界面结合强度623MPa高于未施加循环时10MPa下的430MPa；冷轧变形量为60%的2205试样经过热循环后的界面结合强度比冷轧变形量85%试样未施加热循环时高15MPa。说明采用热循环的方式进行双相不锈钢的超塑性扩散连接可以降低对冷变形量和连接压力的要求。预处理状态为1350℃固溶和冷轧变形量80%的2205与2906双相不锈钢,在1100℃,1OMPa,5min的条件下进行超塑性扩散连接后,界面结合强度、2205、2906基体强度分别为650MPa,740MPa,920MPa,连接后的试样经过1100℃,10min的后期固溶处理后,界面结合强度为808MPa,比后处理前提高了约24%,且超过了2205的基体强度。提出了在热循环条件下进行双相不锈钢超塑性扩散连接的机理,引入热循环后,在连接过程中,由于循环相变的作用,可以提高原子活性,使晶界反复发生运动,促进晶界越过焊缝向对方迁移,同时在基体中引入位错,在高温下组织不断发生再结晶,使晶粒细化,提高界面结合性能。