铜及其合金和钛及其合金的连接在工业的发展中占有重要的地位。如在航空航天工业的发展中,针对战机航空发动机恒速装置中的多元精密摩擦副类的组合筒形构件,急需用钛合金缸体-铜合金缸套柱塞转子替代目前笨重的钢质缸体-铜合金缸套柱塞转子,以减轻飞机重量和提高比强度。在此背景下,对钛合金与铜合金的有效连接将有非常重要的研究意义。但钛与铜的扩散连接强度受到Ti和Cu扩散形成的脆性金属间化合物影响,通过采用有效的中间层能够有效地避免或减少金属间化合物的形成,这对接头性能的改善非常有利。本课题选用工业纯钛TA2和紫铜TU2作为研究母材,采用真空扩散的连接方法,实现了TA2和TU2直接以及加入中间层Ni、Nb和Ni/Nb的扩散连接。通过SEM、XRD、EDS和显微硬度仪对接头界面的显微结构和扩散产物进行了表征。研究了不同工艺参数以及中间层下焊接接头显微组织对宏观力学性能的影响规律。TU2/TA2直接扩散焊接接头由于界面生成了脆性金属间化合物,所得接头强度较低。在焊接温度800℃和保温时间30min条件下达到极大值,为67.2MPa。断裂主要发生在焊接界面的Ti-Cu脆性金属间化合物层,断口表面平整光滑,无明显的变形特征,断裂主要以脆性解理的方式进行。断裂位置主要在扩散金属间化合物的Cu₄Ti₃层。由于直接扩散接头强度较低,本课题添加Ni、Nb和Ni/Nb对接头性能进行改善,不同的中间层对接头性能的影响并不相同。添加Ni中间层的TA2/Ni/TU2接头强度增加并不明显,在焊接温度为820℃时,接头强度达到的最大值仅有75.6MPa。主要是因为TA2/Ni界面形成了新的Ni-Ti脆性金属间化合物,严重地降低了接头的结合强度。添加Nb中间层可以获得抗拉强度更高的焊接接头,在界面处生成的Ti-Nb固溶体,相较于脆性的金属间化合物,对接头强度更有利,它改善了接头的结合强度。在焊接温度为860℃,保温时间75min时,TU2/Nb/TA2焊接接头抗拉强度达到129.3MPa。大约为TU2/TA2直接扩散抗拉强度最大值的2倍,较加入Ni中间层的TU2/TA2焊接接头的抗拉强度有显著提高。添加Nb/Ni复合中间层可以改善TU2/TA2焊接接头的抗拉强度。在焊接温度为860℃,保温时间75min时,TU2/Ni/Nb/TA2焊接接头抗拉强度达到93.5MPa。相较于添加Ni中间层时的TU2/TA2接头,Ni/Nb中间层提高接头强度更优。但TU2/Ni/Nb/TA2焊接接头强度要明显低于TU2/Nb/TA2焊接接头的抗拉强度。接头界面扩散层的生成是由热力学和动力学共同决定,各种接头的扩散层生长模型主要分为三个阶段:物理接触阶段,扩散反应层生成阶段和扩散层长大阶段。对Ti/Cu焊接接头形成机理的研究,通过利用Origin曲线拟合以及Boltzmann-Matano方法解出了Cu、Ti在Cu/Ti焊接接头界面扩散区各化合物层的扩散系数（D）以及扩散激活能（Q）。通过所得的扩散系数（D）以及扩散激活能（Q）结合动力学驱动条件得到金属间化合物形成的先后顺序为Ti₂Cu、Cu₄Ti₃、CuTi和Cu₄Ti。TU2/TA2焊接接头扩散反应层的生长模型分为物理接触,Ti（ss.Cu）层形成和Ti₂Cu、Cu₄Ti₃、CuTi、Cu₄Ti等金属间化合物层形成三个阶段。TU2/Ni/TA2焊接接头扩散反应层的生长模型分为物理接触,Ti（ss.Ni）固溶体形成,Ni₃Ti、NiTi和Ti₂Ni相生成,Ni₃Ti、NiTi和Ti₂Ni相长大以及偏钛侧βTi和α+βTi魏氏组织生成五个阶段,Ni₃Ti、NiTi和Ti₂Ni相生成先后顺序为Ni₃Ti、NiTi和Ti₂Ni。TU2/Nb/TA2焊接接头扩散反应层的生长模型分为物理接触、βTi生成以及α+βTi魏氏组织和Cu-Nb扩散层形成三个阶段。TU2/Ni/Nb/TA2焊接接头扩散反应层的生长模型分为物理接触、βTi和Ni₃Nb（含少量Ni₆Nb₇）相形成以及α+βTi魏氏组织形成三个阶段。