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钛合金具有比强度高、耐腐蚀性能好、热强度高、低温性能好等优点,被广泛的应用于航空航天、核工业、电力等重要领域,但是由于钛合金的焊接性和加工性能差,且生产成本高,导致其应用受到严重限制。不锈钢具有力学性能优良、焊接性好、生产与加工成本低等优点,但其与钛合金相比耐腐蚀性能较差和密度较高。将钛合金与不锈钢进行连接构成复合构件,有利于充分发挥钛合金与不锈钢各自的优势,提高构件性能和降低经济成本。在核工业中,将钛合金溶解槽和不锈钢管路进行连接;在航空航天领域,航天卫星推进系统管路中钛合金导管和不锈钢导管的连接,但是由于Ti和Fe物化性质差异巨大,使用熔焊、扩散焊,搅拌摩擦焊等焊接方法进行焊接时,不容易控制接头中脆硬Ti-Fe金属间化合物的数量和接头应力,接头力学性能难以达到设计要求,所以本文使用钎焊对钛合金和不锈钢进行连接。本文分别采用Ag70.5Cu27.5Ti2、Ti57Zr13Cu21Ni9两种钎料真空钎焊连接TC4钛合金和316L不锈钢。使用扫描电镜（SEM）和能谱仪（EDS）对接头组织形貌进行表征分析;通过X射线衍射仪（XRD）分析接头物相组成;采用显微硬度仪和万能试验机对接头显微硬度和室温剪切强度进行表征分析;对使用Ag70.5Cu27.5Ti2和Ti57Zr13Cu21Ni9钎料真空钎焊连接TC4钛合金和316L不锈钢的连接机理进行探究。采用Ag70.5Cu27.5Ti2钎料真空钎焊TC4钛合金和316L不锈钢时,钎料与两侧母的界面处结合良好。研究结果表明:Ag70.5Cu27.5Ti2钎料下的接头界面组织结构为:TC4钛合金/扩散层（α-Ti+Ti2Cu）/反应层（包括TiCu、Ti2Cu）/焊缝中心区域/TiFe层/316L不锈钢。在焊接温度为810℃时,在室温下的平均剪切强度只有98.9MPa;钎焊温度为840℃时,剪切强度上升到142.3MPa;当温度进一步上升到870℃时,剪切强度达到了最高的190.2MPa;随着温度的进一步升高,剪切强度随着温度的升高而下降,在温度为900℃和930℃时,剪切强度分别下降为113.6MPa和53.3MPa。随着温度升高,室温剪切强度呈现出先上升后减小的趋势。接头硬度随着温度的升高呈现出上升趋势。在焊接温度为870℃,保温时间为5min、10min、15min时钎焊接头的室温平均剪切强度分别为134.9MPa、190.2MPa和170.1MPa,随着保温时间的延长,室温平均剪切强度先升高后降低。接头显微硬度随着保温时间的延长而增加。Ag70.5Cu27.5Ti2钎料体系中的最佳焊接参数为:焊接温度为870℃,保温时间15min,室温剪切强度达到最大为190.2MPa。Ag70.5Cu27.5Ti2钎料体系连接过程可以分为以下五个阶段:（1）钎料熔化阶段;（2）钎料与母材的相互扩散阶段;（3）钛合金侧扩散层和反应层的形成、不锈钢侧Ti-Fe层的形成阶段;（4）扩散区和反应区变宽及Ag-Cu共晶组织减少阶段;（5）Ag基固溶体逐渐被Ti-Cu金属间化合物取代的阶段。将Ti57Zr13Cu21Ni9钎料作为中间层能够实现TC4钛合金和316L不锈钢真空钎焊连接。该体系下的典型界面结构为TC4钛合金/扩散层/焊缝中心/Ti-Fe/316L不锈钢。在扩散层中的主要物相为Ti基固溶体和Ti-Fe相,在焊缝中心存在白色、灰色、黑色三种衬度的物相,白色和灰色主要为Ti-Fe相和（Ti,Zr）2（Ni,Cu）相,黑色区域主要为Ti基固溶体和Ti-Fe相。在焊接温度为920℃时,平均室温剪切强度为81.5MPa,焊接温度升高为940℃时,平均剪切强度升高为108.6MPa,当焊接温度为960℃时,试样的平均剪切强度达到最大,为133.9MPa,进一步升高焊接温度到980℃,平均剪切强度下降为67.3MPa。随着焊接温度的升高,平均室温剪切强度先升高后降低。在焊接温度为940℃,保温时间为5min、15min和30min时,室温剪切强度分别为112.8MPa、133.9MPa和109.6MPa。Ti57Zr13Cu21Ni9钎料体系在焊接温度为940℃,保温时间15min的工艺参数下得到了性能最好的接头,其室温平均剪切强度为133.9MPa。使用Ti57Zr13Cu21Ni9钎料对TC4钛合金和316L不锈钢进行钎焊时,连接过程可以分为以下五个阶段:（1）钎料熔化阶段;（2）钎料与母材的相互扩散阶段;（3）钛合金侧的扩散层的形成与不锈钢侧Ti-Fe层的形成阶段。（4）在焊缝中心处形成灰色组织的阶段（960℃）;（5）焊缝中心处黑色组织长大的阶段（980℃）。Ag70.5Cu27.5Ti2钎料体系接头与Ti57Zr13Cu21Ni9钎料体系接头相比,前者具有更高的剪切强度和较低的硬度;Ag70.5Cu27.5Ti2钎料体系接头断口形貌在温度较低时具有韧性断裂特征,而Ti57Zr13Cu21Ni9钎料体系接头断口形貌全部为脆性断裂。