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电场激活压力辅助燃烧合成(Field-Activated and Pressure-Assisted Synthesis, FAPAS)是在多物理场耦合条件下的新材料合成新技术。由于其具有温度高、合成速度快、产品纯度高和高效等特点,现已发展成为一种用于耐高温纳米块体材料合成的关键技术之一。对于FAPAS制备的各种新型材料界面结构和材料性能的研究将有利于促进FAPAS技术的发展和产品设计开发。本研究运用FAPAS技术,分别对Ti/TiAl接头和TiC-TiB2+Ni/TiAl/Ti梯度功能材料(Functionally Gradient Materials, FGMs)进行了扩散连接。采用扫描电子显微镜、元素能谱仪、X射线衍射仪等设备对梯度材料各层的界面形貌,物相组成及界面元素分布进行了测试分析。采用剪切法、冷淬法、压痕法和三点弯曲试验机分析了合成材料的力学性能。采用ANSYS非线性有限元分析软件,分析了连接材料冷却过程中的应力分布,研究了连接材料在冷却过程中的变形形状、界面应力和应变分布的规律。扩散连接材料界面结构分析结果表明,Ti-TiAl连接界面形成了Ti(ss.Al)和(Ti3Al+TiAl)两区组成的界面扩散溶解层,合成的TiC-TiB2+Ni金属基陶瓷反应充分、组织致密,同金属间化合物层连接良好,连接界面的扩散过渡层与两侧的化学元素呈梯度分布。扩散连接材料的连接强度随施加电流的增加而增大,合成的金属陶瓷具有较高的断裂韧性,材料的连接界面具有较强的抗剥离性能和抗剪切强度,金属陶瓷层的断裂韧性平均值为9.696±0.42 MPa·m1/2,界面最大剪切强度85.88MPa,体现出较好的工程应用价值。ANSYS有限元分析结果表明,连接材料冷却过程中由于热膨胀系数的差异产生了残余应力和变形,合成材料在冷却后在厚度方向发生翘曲,最大等效应力和最大剪应力均发生在连接材料的过渡层上,从而使该部位成为扩散连接接头的薄弱部位,Ti-TiAl连接接头的等效应力为9.24MPa, TiC-TiB2+Ni/TiAl/Ti梯度材料最大等效应力为16.9MPa。