将不锈钢与钛合金连接起来所获得的构件既具有两者优异的力学性能,又节约了稀有资源,能充分发挥两者性能和经济上的优势互补,并在石油化工,航天航空,交通运输等领域有广泛的应用前景。但由于Fe、Ti原子之间的冶金不兼容性,在焊接过程中极易生成硬而脆的Fe-Ti系金属间化合物,同时物理性能的差异导致焊接过程中产生较大的残留内应力,恶化了接头的力学性能。选择Cr、V元素作为粉末介入层的组成元素,在钛合金与不锈钢母材匹配面上分别平铺具有一定质量的均匀V、Cr粉末层,探索了一种获得有粉末层介入的钛/钢电阻钎焊接头的焊接工艺方法,实验研究了不同的粉末介入方式,工艺参数,粉末添加量等因素对钎焊冶金反应过程的影响,探讨了Cr、V粉末层介入对钛/钢异质接头微观组织和力学性能的影响机制。研究工作的初步结论如下:(1)根据粉末层介入方式的不同,实验设计了四种类型接头。无粉末层介入的I型接头,钛合金侧和不锈钢侧分别介入V、Cr粉末层的II、III型接头,两侧同时介入Cr、V粉末层的IV型接头。通过对不同类型接头抗剪强度测试和SEM、XRD等显微分析结果表明,Cr、V粉末层介入使钎焊接头组织中的Fe-Ti脆性相数量显著减少,II、III、IV类接头抗剪强度都明显高于I类接头。但由于III型接头中V熔点较高,簇团未能被全部解离,除部分在钛合金表面形成了Ti-V扩散反应层,及在不锈钢侧形成了部分σ-FeV脆性相,大部分V仍以颗粒状簇团的形式镶嵌在接头中。簇团之间间隙较大,对Ti原子扩散的阻碍作用较小,使III型接头Cu-Ti、Cr-Ti等脆性相生成量明显多于Cr粉介入的II型接头,III型接头强度明显低于II型接头。IV接头中,Cr、V同时作用下,在钛合金、不锈钢侧分别形成了Cr-Fe、Ti-V等相的反应扩散层,Ti基及σ-FeV脆性相的生成量明显少于II、III型接头,故Cr、V粉末层同时介入对接头抗剪强度的改善更显著。(2)电阻钎焊的工艺参数主要包括焊接电流、焊接时间、电极压力、钎料片厚度、电极头断面尺寸和钎料铺展面积等,主要考察了焊接电流I、焊接时间T和电极压力P等3个参数对有粉末层介入的钛/钢异质接头的组织和性能的影响规律。通过对IV型接头在仅改变其中1个参数的接头显微组织进行分析,发现参数过大或过小都不利于改善接头的组织。当参数选择较小时,IV型接头中原子的扩散能力较弱,母材近表面未能形成有效的Cr-Fe、Ti-V扩散反应层,焊缝为Ag45CuZn钎料与残留Cr、V粉末簇团的混合组织。当参数选择较大时,IV接头中原子间扩散剧烈,母材近表面的扩散反应层中除Cr-Fe、Ti-V组织外,还存在Cu-Ti、Cr-Ti等脆性相。当参数匹配合理时,介入粉末层中的Cr、V原子扩散,在母材近表面形成了明显的Cr-Fe、Ti-V扩散反应层,焊缝中Fe-Ti、Cu-Ti、Cr-Ti等脆性金属间化合物几乎消失。通过对不同参数下的接头抗剪强度进行测试,结果表明,当焊接电流为3.5kA,焊接时间为2.0s,电极压力为0.4MPa时,IV型接头可获得相对较高的抗剪强度,达186.92MPa。(3)粉末添加量对母材原子的扩散行为有显著的影响。当添加量较少(如m=0.01g)时,焊缝中粉末簇团迁移距离增加,各区域添加的Cr、V元素的原子浓度降低。簇团间隙扩大使Ti、Fe原子扩散路径增加,导致母材近表面的扩散反应层主要由Cu-Ti、Cr-Ti等脆性相组成,成为接头的薄弱环节。当添加量较多(如m=0.04g)时,母材近表面形成的Ti-V、Cr-Fe扩散反应层减少了Ti基脆性相的生成。但添加的Cr、V粉末的扩散能力有限,焊缝中出现大量的未参与反应的残留Cr、V粉末簇团,严重破坏了焊缝组织的均匀性,使接头质量明显恶化。合适的添加量既能保证原子扩散,又使Cr、V原子与Fe、Ti原子反应充分,并在母材近表面分别形成新的Cr-Fe和Ti-V组织,显著减少了Ti基脆性相的产生。同时焊缝中残留簇团数量较少,有利于改善接头组织,获得相对较高的力学性能。当Cr粉添加量为可0.02g,V粉添加量为0.03g时,接头的抗剪强度可达204MPa。400目和2000目两种颗粒度粉末对比试验表明,颗粒度较大时,粉末解离不完全,使粉末参与冶金反应不充分,残留簇团破坏了焊缝组织的均匀性。而颗粒度较小时,粉末生成相游离于其他相间隙间,未能形成阻碍脆性相生成的明显反应层,这两种颗粒度下粉末添加未能起到显著改善接头力学性能的作用,颗粒度对接头组织和性能的影响还需进一步研究。