钛基复合材料具有轻质、耐热和高强韧的优点,在耐高温结构件中显现出巨大的应用潜力,但在高于700℃环境不够稳定。而镍基高温合金具有高强度和高耐热的优势,但存在密度大使用成本高的缺点。为进一步扩大钛基复合材料的应用范围以降低高温结构件重量,并最大化的利用钛基复合材料和镍基高温合金的优点,研究钛基复合材料与高温合金焊接可行性与分析接头形成机理具有重要的意义。本文利用基于TIG热源开发了一种接头性能优异且实用高效的焊接方法,实现TiBw/TC4复合材料与GH4169合金的异种连接,研究焊接方法、焊接工艺参数和钎料对接头微观组织和力学性能的影响规律;揭示接头显微组织的演变及其与接头力学性能的关系;深入讨论采用非晶Ti-Zr-Cu-Ni和Cu钎料所得接头的微观组织的形成原因,探究基于TIG热源钎焊接头的形成机理;并对采用Cu等钎料炉中钎焊所得接头组织性能进行分析,讨论炉中钎焊接头的形成过程。研究发现,基于TIG热源的钎焊,采用搭接形式并将电弧置于TiBw/TC4复合材料之上的方法可获得薄壁TiBw/TC4复合材料-GH4169合金异种接头,这为Ti-Ni异种材料连接提供了一种新型高效的焊接方法。接头可分为TiBw/TC4复合材料熔化再凝固区、TiBw/TC4复合材料、焊缝和GH4169合金。焊缝中的产物均为脆性的Ti-Ni金属间化合物。焊接电流与焊接速度良好配合时获得最大的接头剪切强度,为56 MPa(70 A,90 mm/min)。为减少接头中Ti-Ni脆性金属间化合物的形成,选择非晶Ti-Zr-Cu-Ni和Cu作为钎料进行TIG热源条件下的钎焊。采用Ti-Zr-Cu-Ni非晶箔片所得接头焊缝中产物几乎全部为(Ti,Zr)2(Cu,Ni)。但焊缝与GH4169合金的界面处形成一个Laves相薄层。Cu作为钎料可以有效减少甚至抑制Ti-Ni金属间化合物的形成,获得优异的薄壁TiBw/TC4复合材料与GH4169合金异种接头。焊缝的产物与热输入关系密切,热输入由低到高,焊缝中产物由Ti-Cu金属间化合物转变为Ti-Ni-Cu三元化合物再转变为Ti-Ni-Cu三元化合物与少量Ti-Ni金属间化合物。剪切强度随热输入的增加(焊接电流增加或焊接速度减小)呈现先增大后减小的趋势。Cu钎料为0.02 mm时,接头中存在较多未完全反应的Cu且无Ti-Ni金属间化合物形成。采用Cu钎料连接TiBw/TC4复合材料与GH4169合金的机理时,母材中的Ti元素与钎料Cu元素相互扩散发生共晶反应形成液相,与两侧母材交互作用,冷却后实现了两侧母材的冶金结合。基于TIG热源的钎焊条件下,接头强度与焊接参数密切相关。非晶Ti-Zr-Cu-Ni钎料所得接头最大剪切强度为200 MPa,对应焊接工艺为:100 A、100 mm/min。不同厚度Cu对应不同的最佳焊接参数。Cu厚度为0.04 mm的接头最高剪切强度为208 MPa,对应工艺参数60 A、90 mm/min;Cu厚度为0.1 mm的接头最高剪切强度为370 MPa,工艺参数为100 A、110 mm/min;Cu厚度为0.2 mm的接头剪切强度最高,为616 MPa,对应工艺参数90 A、100 mm/min。炉中钎焊条件下,非晶Ti-Zr-Cu-Ni钎料和Cu都可以获得优异的薄壁TiBw/TC4复合材料与GH4169合金的异种接头。采用非晶Ti-Zr-Cu-Ni作为钎料焊接时,Ti-Zr-Cu-Ni非晶钎料在钎焊加热过程中熔化形成液相,液相与母材间元素扩散,冷却时发生共析等反应。接头焊缝由(Ti,Zr)2(Cu,Ni)和(α+(Ti,Zr)2(Cu,Ni))共析组织形成,900℃/保温5 min所得接头剪切性能最高为241 MPa。采用Cu作为钎料的钎焊接头中主要为Ti-Cu金属间化合物和共析组织。剪切强度随保温时间和钎焊温度的增加呈现先增大后减小的趋势。最大剪切强度为380 MPa,对应工艺参数为910℃/保温5 min。