扩散焊作为一种精密的焊接成型技术,已成为航空航天、电力电子工业等领域中必不可少的连接方法。但受焊接工艺、表面状况等影响,其焊缝界面容易出现微小的未焊合甚至贴合型缺陷,此类缺陷采用常规方法难以发现,往往给实际结构带来较大的安全隐患,限制了此技术的进一步应用。本文根据扩散焊连接的特点,采用添加阻焊剂及偏离正常参数焊接的方法,制作了含有不同尺寸、形状人工缺陷的钛合金扩散焊连接试样。采用常规的超声C扫描技术对其进行检测,研究了缺陷尺寸、缺陷形状、步进长度和探头声场对检测能力的影响,最后通过破坏性测试结果对其进行了验证。试验结果表明:采用常规的超声C扫描方法可检测出扩散焊接头中的宏观缺陷,随着缺陷尺寸减小,其检测难度增加。相同条件下线形缺陷回波幅度要高于圆形缺陷和方形缺陷,因而更易被检出。扫描步长越小,检测图像越清晰,但检测效率也越低,实际检测中应二者兼顾,选择的步长应不大于最小检出缺陷尺寸。单纯提高检测频率并不一定能提高缺陷检测能力,探头焦点尺寸越小,检测灵敏度越好,更有利于小缺陷的检出但是检测速度会降低。为在现有基础上进一步提高扩散焊界面内微小缺陷的检测能力,本文设计了两种非线性超声检测方案:双探头法和双晶片法。双探头法采用已有的中心频率分别为10MHz和20MHz的聚焦探头,以倾斜角度发射-接收超声信号。双晶片法则分别制作了频率为2.5MHz/5MHz和5MHz/10MHz的倍频双晶聚焦探头。信号激励采用原有系统小振幅激励和非线性超声系统有限振幅激励两种方式,同时采用MATLAB编写了用于非线性参数提取的信号处理程序应用于被测工件的非线性成像。实验结果表明,采用双探头方案可得到较清晰的非线性成像结果,当缺陷尺寸较大时,缺陷中心区域非线性系数较低,而其边缘较高。随着缺陷尺寸减小,整个未焊合区域非线性参数升高。对于本文制作的双晶探头,采用小振幅激励进行检测时,其表面盲区较大,难以实现薄板焊缝的检测,而将RITEC非线性超声设备与原C扫描系统结合起来构成新的非线性超声成像系统,通过有限振幅波对所制作的双晶探头进行激励,可以得到较好的检测结果。