本文分别以钛合金和镍基合金作为研究对象,结合航空航天领域的典型零件,进行了多层板结构超塑成形/扩散连接工艺及数值模拟研究.根据热力学理论和金属扩散理论,对扩散连接工艺中,中间层的选择依据和扩散行为进行了详细分析.系统研究了高温合金GH4169的扩散连接工艺,通过直接扩散连接和加中间层扩散连接两种方法,研究了连接温度、连接压力、连接时间及表面处理状态等对接头性能的影响,得到了高温合金GH4169扩散连接的最佳工艺参数为:连接温度1080℃,连接压力20MPa,连接时间45min,中间层厚度50μm,真空度高于6.5×10<-2>Pa.研究表明,在最佳规范参数内,接头界面形成了良好连接,实现了金属键的结合,界面两侧形成了一定宽度的扩散区,接头区形成了以镍为基体的γ固溶体,未发现金属间化合物与其它脆性相的生成.对连接试件的微观组织进行了观察和分析,接头断口呈现韧窝状特征,断裂形式为韧性断裂.采用加Ni箔中间层的方法对高温合金GH4169和GH4141的扩散连接工艺进行了研究,确定了高温合金GH4169和GH4141的扩散连接的合适工艺参数为:连接温度1130℃,连接压力20MPa,连接时间60min,中间层厚度50μm,真空度高于6.5×10<-2>pa.对连接试件的微观组织进行了观察,发现界面处连接良好.在对钛合金扩散连接工艺研究的基础上,对钛合金多层板结构件的超塑成形进行了研究.通过先扩散连接后超塑成形的方法,得出多层钛合金板扩散连接/超塑成形的最佳工艺参数.分析了显微组织对接头界面的影响和成形后板材的厚度分布.结果表明,最佳的扩散连接参数为:连接温度930℃,连接压力2~5MPa,连接时间30min,真空度高于6.5×10<-2>Pa;最佳的超塑成形参数为:成形温度930℃,成形时间为35min,成形压力0.5MPa.采用有限元MARC2001软件,对超塑成形/扩散连接过程进行了有限元模拟,对成形件的形状和尺寸进行了预测,对成形过程的时间-压力曲线进行了优化,有限元分析的结果预报了试验结果并辅助进行了试验方案的设计.利用SPF/DB组合工艺,分别成形了钛合金和高温合金的舵面模拟件,确定了合适的高温合金舵面成形工艺参数为:成形温度960℃,成形时间40min,成形压力1MPa.分别分析了显微组织对接头界面的影响及成形后板材的厚度分布.