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新型高温结构材料TiAl合金具有高的比强度、比刚度、良好的高温力学性能及良好的抗氧化性等优点，在航空航天、军用战车、民用汽车发动机上有着广阔的应用前景。将TiAl合金涡轮与42CrMo钢轴连接制成增压涡轮转子在发动机中应用，可以大大提高发动机启动速度，降低发动机的废气排放量，提高发动机的热效率。本文采用试验研究和理论分析相结合的方法，对AgCuTi钎料真空钎焊TiAl合金与42CrMo钢的界面反应机理及界面反应层的成长行为进行了深入研究，阐明了TiAl合金在液态钎料中的溶解现象和规律，揭示了工艺参数与钎焊接头力学性能之间的关系，研究了接头综合力学性能。 TiAl合金/AgCuTi/42CrMo钢钎焊接头界面组织分析表明，接头界面共有五种反应相生成，分别是：AlCuTi、Ti3Al、AlCu2Ti、Ag[s,s]和TiC。典型的接头界面组织可以分为三个反应区：(1)靠近TiAl合金的Al-Cu-Ti三元系金属间化合物反应层，包括Ti3Al+AlCuTi反应层和AlCu2Ti反应层；(2)钎缝中间区，即Ag[s,s]以及分布于其中的不规则的AlCu2Ti反应相和少量Ag-Cu共晶组织；(3)靠近42CrMo钢的TiC反应层。工艺试验表明，工艺参数对界面反应产物的种类和形态以及界面结构有直接影响。随着钎焊工艺参数的提高，TiAl合金母材侧的Al-Cu-Ti三元系金属间化合物层厚度逐渐增大；钎缝中部的Ag[s,s]所占比例逐渐减小；TiC反应层厚度逐渐增大。 TiAl合金/AgCuTi/42CrMo钢钎焊接头基本力学性能以及断裂位置的研究表明，钎焊工艺参数对接头力学性能的影响存在优化取值，当钎焊温度为1173K、保温时间为300s时，钎焊接头室温力学性能最高，室温拉伸强度、剪切强度分别为347MPa和229MPa。钎焊接头室温和高温673K的综合力学性能研究表明，室温拉伸、高温拉伸、室温弯曲、高温弯曲、室温剪切以及高温剪切强度分别为：347MPa、270MPa、501MPa、351MPa、229MPa、186MPa；U形缺口钎焊接头的平均冲击功为2.28J；三种直径(13mm、16mm、20mm)的钎焊接头扭转强度分别为136N·m、270N·m、490N·m。 分析了固态金属/液态钎料界面的原子扩散行为，建立了固态母材向液态钎料中溶解量的数学模型，针对溶解量的数学模型存在的缺点建立了母材溶解厚度的数学模型。将母材溶解厚度的数学模型应用到TiAl合金/AgCuTi/42CrMo钢的钎焊过程中，采用非线性拟合的方法确定了TiAl合金在钎料中的极限溶解度和溶解速度常数，从而得到TiAl合金溶解厚度的数学公式。试验结果验证表明，溶解厚度数学模型具有较高的准确性，能够用于研究高温钎焊条件下母材的溶解厚度、溶解特性及评价钎料对母材的溶蚀性，这对于TiAl合金钎焊接头的实用化有着重要意义。 分析了金属与钎料接头界面反应产物层随保温时间的成长行为，建立了采用AgCuTi钎料钎焊TiAl合金与42CrMo钢接头界面反应层，包括Ti3Al+AlCuTi反应层、AlCu2Ti反应层以及TiC反应层成长的动力学方程，并确定了反应层成长的动力学参数，为研究反应层的成长行为预测接头形态奠定了理论基础。