钛合金与不锈钢的复合构件能充分发挥两者在性能和经济上的优势,在航空航天、载人深潜及海水淡化等领域有广泛的应用。但是由于钛合金和不锈钢在物理性能上的差异,在接头中易产生Ti-Fe系脆性金属间化合物,使得接头极易开裂,严重影响了焊接质量。中间过渡层的介入减少了接头中脆性Ti-Fe系化合物的数量,改善了接头的力学性能和组织成分,但以某单一金属作为过渡层时,过渡层结构、组分单一,难以同时满足两侧母材的冶金需求,使用以钎料为基体的复合金属片时,钎料自身强度不足成为接头性能薄弱环。针对这些问题,本文进行了两方面的研究工作:一是以铜箔作为过渡层,探索铜箔过渡层的钛/钢电阻焊工艺实现方法及接头形成机理;二是以铜箔作为基体材料并在其两侧以一定方式制备复合过渡层,探索铜基复合过渡层的钛/钢电阻焊工艺实现方法及接头形成机理,确定了适用于制备复合过渡层的铜箔类型及制备方法,建立了复合过渡层的评价指标,探索了不同组分、配比的复合过渡层对接头力学性能、微观组织及原子扩散行为的影响机制。研究工作及结论如下:(1)探索了铜箔作为过渡层的钛/钢电阻焊工艺实现方法及接头形成机理。通过设计接头的装配方式和防氧化保护措施,工艺参数探索等手段实现了钛/钢焊接,以接头抗剪强度作为接头力学性能的评价指标,采用不同厚度的T1、T2、T4、TU0、TU1、TU2、H62、HSn62-1、QSn1.5-0.2等9种铜箔作为过渡层进行钛/钢搭接电阻焊试验,探查了不同厚度过渡层接头的微观组织、力学性能及相组成,通过绘制原子浓度曲线,建立接头冶金反应模型等方法来研究接头形成机理。试验结果表明,采用铜箔作为过渡层是可行的;与其它铜箔相比T4铜箔过渡层的接头能获得较好的力学性能;铜箔过渡层的介入抑制了Ti-Fe系化合物的生成,接头中形成了有利于提高接头性能的相和组织。(2)探索了以铜箔作为基体材料复合过渡层的制备方法及工艺。根据焊接接头可靠连接的需求,对过渡层结构、组分进行设计,分别研究了粉末压制法、粉末涂装法所制备的复合过渡层介入钛/钢焊接时,接头的力学性能、微观组织及相组成,通过对比确定了复合过渡层的制备方法,测量复合过渡层的厚度,并通过过渡层的厚度及粉末添加量来计算所制备复合过渡层的密度,建立复合过渡层的评价指标,尝试了一种比较有效的复合过渡层制备工艺。分析表明,该复合过渡层具有三层结构,由近钛合金侧吸附层、基体铜箔层与近不锈钢侧吸附层构成;粉末压制法是制备复合过渡层的一种比较理想的方法;以厚度、致密度作为复合过渡层的质量评价指标,通过控制粉末添加量和压制压力可制备出具有一定厚度、密度的铜基复合过渡层。(3)探索了一种铜基复合过渡层的钛/钢电阻焊工艺实现方法。铜基复合过渡层介入钛/钢焊接时,接头装配及防氧化保护措施更为复杂,通过调整复合过渡层的放置位置、密封胶涂抹时的预留间隙及焊接工艺参数等措施来实现钛/钢连接,研究了焊接电流、焊接时间、电极压力对接头力学性能的影响规律,以接头抗剪强度作为指标,通过对比试验确定了铜基复合过渡层的组分及配比。试验结果表明,铜基复合过渡层可以作为钛/钢连接的过渡层;焊接工艺参数与接头力学性能的关系曲线都呈正态分布;铜基复合过渡层组分、配比为:近钛合金吸附层组分为Nb、V混合粉末层,配比Nb:V=3:1,近不锈钢侧吸附层组分为Cr粉末层,基体层为0.4mm的T4铜箔。(4)探索了铜基复合过渡层的钛/钢电阻焊接头形成机理。根据铜基复合过渡层吸附层的介入位置设计了四类接头,探查吸附层介入位置对接头力学性能、微观组织、原子浓度的的影响机制,以接头抗剪强度为评价指标,研究能够获得钛/钢优质接头的吸附层厚度、密度,通过探查吸附层厚度、密度对接头力学性能及微观组织的影响机制和建立冶金反应模型等方法来揭示铜基复合过渡层的钛/钢接头形成机理的。结果表明:吸附层的介入位置对接头的性能及组织有很大影响,吸附层的介入改变了接头中原子的扩散行为和冶金结合机理;铜基复合过渡层介入后,接头的力学性能显著体高,合理厚度、密度的铜基复合过渡层介入可以获得较高强度的焊接接头;吸附层厚度、密度的改变致使接头的力学性能和微观组织发生变化,严重影响了接头的形成机理。