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钛合金具有比强度高,耐蚀性、耐热性及断裂韧性好等优异性能,作为结构材料,被广泛应用于航空航天、船舶、化工等行业。在合金的实际应用中,必然会遇到同种与异种材料的连接问题,良好的连接工艺具有十分重要的意义。本文研究了钛铝合金Ti-45A1-8.5Nb获得双态组织的热处理工艺以及钛合金TA15超塑单向拉伸性能,在此基础上,开展了TA15/TA15、TC4/Ti-45A1-8.5Nb扩散连接工艺的研究。研究成果对钛合金与钛铝合金工程应用具有一定的参考价值。高铌钛铝热处理实验发现,1300℃下2h均化处理,可改善合金原始组织的不均匀性；在1330℃固溶处理45mmin可得到片层簇分布均匀,且与等轴γ组织比例接近1：1,直径平均大小约为8μm的双态组织。钛合金超塑单向拉伸结果表明,当温度为900℃时,超塑拉伸延伸率最大,垂直于轧制方向为480%,平行于轧制方向为620%,沿平行于轧制方向具有更优于垂直于轧制方向的超塑变形能力；TA1 5钛合金屈服强度随着温度的升高而逐渐降低,但垂直于轧制方向的屈服强度略大于平行于轧制方向的屈服强度：温度对超塑成形工艺影响显著,其中温度约为900℃时,其综合性能最好。TA15/TA15扩散连接的各组接头在室温和高温条件下抗拉强度接近,不随压力与时间呈比例变化,接头性能良好,实现了等强度连接；其中920℃/1.5MPa/2h条件下,室温抗拉强度为925.33Mpa,延伸率为14.33%,在500℃抗拉强度为616.5MPa,延伸率为24.25%,综合力学性能最好。TC4/Ti-45Al-8.5Nb扩散连接采用了直接进行连接和添加铁基非晶中间层两种方法,接头组织均匀致密,实现了冶金结合；在940℃/120MPa/4h工艺条件下直接连接的接头抗拉强度为651.33MPa,显微硬度为320Hv,焊缝宽度较小,添加Fe基非晶中间层后抗拉强度为640.67MPa,焊缝区宽度增加,焊缝的显微硬度达到了360Hv。