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置氢钛合金在热加工,变质加工领域应用越来越广泛,国内外学者在这些方面进行了大量的研究。近年来有学者发现置氢钛合金在连接领域有着独特的优势,但目前该方向的研究较少。本文针对置氢钛合金连接领域的研究需要,对置氢钛合金与高温合金扩散连接工艺及机理进行了研究。本文采用直接扩散连接和添加Ni箔、Nb箔和Ni+Nb箔间接扩散连接,实现了置氢TC4钛合金与GH3128镍基高温合金的连接,研究了扩散连接工艺参数和置氢量对接头界面组织的影响规律;分析了扩散连接工艺参数对接头力学性能影响,确定了接头的断裂方式。并对氢促元素扩散的机理进行了探讨。采用直接扩散连接时,接头的典型界面结构为:置氢TC4钛合金/α+β相/Ti2Ni /TiNi/Ni(s,s) +TiNi/Ni(s,s)/GH3128镍基高温合金。置氢量对接头界面组织没有影响,但对扩散反应层厚度有明显影响,随着氢含量的升高,反应层厚度增加。接头的抗剪强度随着工艺参数的提高均先增大后稳定,在T=900℃/t=10min/P=5MPa时,达到最大值55MPa。接头断裂发生在Ti2Ni扩散反应层。采用纯Ni箔连接时,接头抗剪强度提高到91.5MPa,但Ti2Ni层依然是接头的薄弱区域。采用Nb箔时改善了钛合金侧的脆性,接头的典型界面结构为:置氢TC4钛合金/(Ti,Nb)/Nb/(Nb,Ni)/Ni3Nb/Ni(s,s)/GH3128镍基高温合金。随着连接规范提高,接头中扩散反应层厚度逐渐增加,柯肯达尔孔洞减少,在保温时间较长时生成了Ni6Nb7相。当T=860℃/t=100min/P=10MPa时,接头的抗剪强度最高,达到245MPa。接头主要断裂于固溶体层。采用Ni+Nb复合中间层时消除了接头两侧的薄弱区域,接头中只有一层金属间化合物层。随着连接规范的提高,反应层厚度逐渐增加。当T=860℃/t=80min/P=10MPa时,接头的抗剪强度最高,达到271MPa。采用热分析及透射电镜研究了置氢TC4钛合金的等温放氢特性和放氢后组织,当设定加热速度为25℃/min时,置氢TC4钛合金中的氢化物分解发生在加热后25min~35min之间,在750℃时脱氢速率达到最大值。等温放氢后,置氢TC4的基体组织不存在氢化物。氢促进元素扩散原因是Ni和Nb的扩散系数和激活能与空位形成能和空位迁移能有关;低温时当氢在钛合金中以间隙固溶体存在时,引起弱键效应,使溶质原子扩散的空位形成能降低,扩散系数提高;在较高温度时当氢以原子形式向钛合金外扩散时,引起了点阵畸变,使溶质原子扩散的空位迁移能下降,导致扩散系数提高。