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钛/钢异种金属焊接件在海水热交换器、涡轮喷气发动机压气机和燃烧室之间广泛应用。然而,由于钛和钢之间的物理性质相差较大,焊后接头中存在较大的残余应力,且钛与铁反应极易生成脆性Ti-Fe金属间化合物,严重恶化了钛/钢接头的力学性能。同时,接头中存在的Ti-Fe金属间化合物易产生较大电位差,对钛/钢接头的耐腐蚀性造成极大不利影响。鉴于此,本文研究不同填充金属焊接后钛/钢接头的微观组织对其力学性能及腐蚀性能的影响机理,对钛/钢异种金属焊接具有重要的理论意义和实用价值。首先采用铁基填充金属对纯钛、镀锌钢进行焊接,研究纯钛/铁/镀锌钢接头微观组织对其力学性能的影响机理。结果表明,电弧作用下部分锌涂层蒸发,且剩余锌涂层不参与Ti、Fe间的反应,大量脆性Ti-Fe金属间化合物的存在使接头在较大焊接残余应力作用下发生开裂,导致接头塑性较差,严重恶化了纯钛/铁/镀锌钢接头的综合力学性能。为实现纯钛、镀锌钢的有效连接,考察了铜基填充金属在母材表面的润湿行为和界面特征。结果表明,铜基填充金属在镀锌钢、不锈钢、纯钛、钛合金母材表面均有较好的润湿性,其润湿性均随热输入的增大而变好,属于典型的温度依赖润湿体系。由于铜-钛的混合焓相比铜-铁的混合焓较负,且铜、钛反应生成明显的界面层,铜基填充金属在纯钛和钛合金表面的润湿性好于其在镀锌钢和不锈钢表面的润湿性。而镀锌钢表面由于锌挥发带走热量使得界面温度降低,导致铜基填充金属在其表面的润湿性差于在不锈钢表面的润湿性。基于铜基填充金属在纯钛和镀锌钢表面均有较好的润湿性,采用铜基填充金属对纯钛、镀锌钢进行焊接,研究了母材不同搭接方式对纯钛/铜/镀锌钢接头组织及性能的影响机理。结果表明,纯钛在上镀锌钢在下的接头中纯钛/铜焊缝界面存在大量Ti-Cu金属间化合物,接头拉剪强度为280 N/mm。而镀锌钢在上纯钛在下的接头中由于镀锌钢/铜焊缝界面接近纯钛母材侧Ti Fe2相的弥散强化作用,接头拉剪强度提高至325 N/mm。两种不同搭接方式的接头在人工海水溶液中的腐蚀机理均为阴极发生氧还原和析氢反应,阳极发生镀锌钢均匀腐蚀、焊缝金属被氧化及纯钛表面形成Ti O2氧化膜。采用铜基填充金属对钛合金、不锈钢进行焊接。研究发现不锈钢母材未发生明显腐蚀,钛合金/铜/不锈钢接头的耐腐蚀性明显提高。钛合金/铜/不锈钢接头的腐蚀机理与纯钛/铜/镀锌钢接头类似。钛合金/铜/不锈钢接头中,焊缝金属内的Cu-Al-Fe-Ni-Ti金属间化合物与铜基体相之间发生电偶腐蚀。随焊接热输入的增加,焊缝中金属间化合物不断长大,导致焊缝中心位置的腐蚀电位略微降低,接头的耐腐蚀性变差。由于钛合金/铜焊缝界面中存在大量Ti-Cu金属间化合物和硬脆Ti-Fe金属间化合物,使得钛合金/铜/不锈钢接头的拉剪强度降低为315 N/mm。为了进一步提高钛合金/不锈钢接头的强度和耐腐蚀性,采用铜-镍复合填充金属对钛合金、不锈钢进行焊接。研究发现热输入较大时,熔化的纯镍中间层与钛合金反应生成硬度相对较低的Ti-Ni金属间化合物,减少了Ti-Cu金属间化合物的生成,使得钛合金/铜-镍/不锈钢接头的拉剪强度提高至348 N/mm。钛合金/铜-镍/不锈钢接头的腐蚀机理与钛合金/铜/不锈钢接头的类似。钛合金/铜-镍/不锈钢接头中,不锈钢/铜-镍焊缝界面中接近镍侧的Ti-Ni反应层和接近钛合金侧的Ti-Cu反应层未发生明显腐蚀。焊缝中Al-Ni-Ti-Fe-Cu金属间化合物发生晶界腐蚀。