焊接异种金属的方法很多，主要有熔焊、固相压力焊、熔焊- 钎焊及液相过渡焊等，这些方法均有各自的优势和局限性。而扩散焊在焊接异种金属方面，与其它方法相比，具有许多优点。除整体变形小以外，还表现在:
(1) 焊接接头的质量好，接头的显微组织和性能与基体金属接近或相同，焊缝中没有熔化缺陷，也不存在具有过热组织的热影响区；
(2) 可焊接其它方法难以焊接的材料，不论是塑性差或熔点高的同种材料，还是相互不溶解或熔焊时会产生金属间化合物的异种金属材料，都能得到较牢固的焊接接头；
(3) 扩散焊接的主要工艺参数(温度、压力、时间) 容易控制，操作过程简单；
(4) 焊接接头成分是2 种基体金属的中间过渡成分，其密度介于基体金属之间，因而不会造成接头处密度值的突降。
异种金属扩散焊接复合构件在航空航天领域的应用日益广泛，如先进飞机上AISI4340 与In2conel718 合金连接的涡轮转子、高性能液体火箭发动机推力室Cu 合金、Nb 合金与耐热钢的连接，航天飞机发动机装置上Ti 合金与不锈钢的连接等都采用了扩散焊接技术。
对于钛- 钢异种金属复合结构，由于钛与不锈钢基体铁的晶格类型不同，原子半径相差较大，相互溶解度极小，在焊缝中形成大量的金属间化合物TiFe 和TiFe2 ，从而使焊缝变脆。钛是强碳化物形成元素，与钢中的碳形成脆性的TiC ，进一步增加了焊缝的脆性。又由于二者的线膨胀系数相差较大，在焊缝加热和冷却过程中变形量不同，在焊接接头中形成较大的内应力。由此，必然在焊缝中形成裂纹。因此，采用扩散焊接方法连接钛与不锈钢较为适宜。孙荣禄等人对其的扩散焊接进行了研究，结果表明:
(1) 钛合金TC4 与不锈钢1Cr18Ni9Ti 直接扩散焊时，由于母材组元的相互扩散，在结合面附近形成了金属间化合物层而导致接头脆断；
(2) 采用钒 铜作过渡金属，可获得钛合金与不锈钢的牢固连接。最佳规范参数为:焊接温度(T) 为900～950 ℃，焊接比压力( P)为5～10MPa ，焊接时间(t) 为20～30min ；
(3) 钛合金- 钒- 铜- 不锈钢接头的性能与软质夹层铜的厚度有关。当铜的厚度为0. 02mm ，接头的强度可达540MPa 左右。
由上可知，在异种材料扩散连接的接头中，当界面上有脆性的金属间化合物产生时，接头往往表现出较差的力学性能。因此，研究并建立接头界面区金属间化合物相的生成和成长行为的数学模型对扩散连接过程控制有非常重要的理论及现实意义。何鹏等人根据扩散理论，指出界面处生成相的动力学驱动力取决于扩散偶中组元自身的特性，生成相的组元及比例应按原子扩散通量比优先生成。作者从动力学及热力学角度出发，提出了多组元扩散偶界面处的金属间化合物生成相原则:通量- 能量原则。如钛/ 镍/ 钢扩散焊接头，钛/ 镍界面处金属间化合物相的生成规律为Ni/ TiNi3/ TiNi/ Ti2Ni/ Ti 。
目前，异种金属焊接的主要困难是在接头中易于形成脆性化合物。从研究现状来看，主要是采用过渡金属作隔离层，但这给实际生产带来很大困难。今后的主要任务是研究焊缝中金属间化合物的形成规律，以提高异种金属接头性能 。
1.陶瓷/ 金属焊接的主要困难
在先进的制造业中，陶瓷/ 金属连接构成的复合构件可以获得金属、陶瓷性能互补的优势，满足现代工程的需要。例如由陶瓷和金属组成的涡轮轴(原来由镍基耐热合金制造) 可减少惯性34 % ，加速响应时间缩小36 %。在这些构件中，金属和陶瓷的可靠连接变得非常重要，接头的机械性能及其高温强度也成为急待解决的技术关键。
陶瓷是金属与非金属元素的固体化合物，它与金属有相似之处，也有晶粒聚集体、晶粒和晶界。但它与金属有本质上的不同，它不含有大量自由电子，而是以离子键、共价键或二者的混合键结合在一起，稳定性很高。陶瓷的相组成比金属要复杂得多，其显微组织有晶体相、玻璃相和气相，所以其性能与金属不同，故在陶瓷与金属的焊接上存在以下困难:
(1) 它们的结晶结构不同，导致熔点极不相同；
(2) 陶瓷晶体的强大键能使元素扩散极困难；
(3) 它们的热膨胀系数相差悬殊，导致接头产生很大热应力，会在陶瓷侧产生裂纹;
(4) 结合面产生脆性相、玻璃相会使陶瓷性能减弱。
2.陶瓷/ 金属的扩散焊接现状
扩散焊接适用于各种陶瓷与各种金属的连接。其显著特点是接头质量稳定，连接强度高，接头高温性能和耐腐蚀性能好。因此，对于高温和耐蚀条件下的应用来讲，扩散焊接是陶瓷与金属连接最适宜的方法。
P. Hussain 等对Sialon 陶瓷与铁素体和奥氏体不锈钢进行直接扩散焊接。由于材料之间的相互反应和扩散，测试分析表明:Sialon 与铁素体钢之间形成了韧性很好的界面，从而缓和了Sialon与铁素体钢之间的热性能不匹配。而Sialon 陶瓷与奥氏体不锈钢之间没有形成韧性层，因而Sialon与铁素体不锈钢的连接比奥氏体不锈钢成功得多。
在陶瓷与金属的扩散焊接中，为缓解因陶瓷与金属的热膨胀系数不同而引起的残余应力以及控制界面反应，抑制或改变界面反应产物以提高接头性能，常采用中间层:
(1) 为缓解接头的残余应力，中间层可采用单一的软金属，也可采用多层金属。软金属中间层有Ni ，Cu 及Al 等，它们的塑性好，屈服强度低，能通过塑性变形和蠕变变形来缓解接头的残余应力；
(2) 从控制界面反应出发，可以选择活性金属中间层，也可以采用粘附性金属中间层。活性金属中间层有V ， Ti ，Nb ， Zr ，Hf ，Cu - Ti 及Ni2Cr 等，它们能与陶瓷相互作用，形成反应产物，并通过生成的反应产物使陶瓷与被连接金属牢固地连接在一起。粘附性金属中间层有Fe ，Ni 和Fe - Ni 等，它们与某些陶瓷不起反应，但可与陶瓷组元相互扩散形成扩散层。
研究发现，将粘附性金属与活性金属组合运用，所取得的效果更好。刘伟平等人研究了加Nb 膜中间层对Cu/ Al2O3 界面接合强度的影响，结果表明:Nb 膜中间层的加入，显著提高了Cu/ Al2O3 扩散焊接头的断裂能量。在此基础上，作者还以单晶α- Al2O3 陶瓷和单晶Cu 为母材，研究了Cu/Al2O3 扩散焊接头以及带Nb 膜中间层的Cu/ Nb/Al2O3 扩散焊接头界面晶体位向关系对接头断裂能量的影响。同样，采用金属Nb (箔片) 做中间缓冲层，对SiC 陶瓷和SUS304 不锈钢也进行了扩散焊接，接头强度稳定在100MPa 以上。
近年来，采用功能梯度材料作中间层焊接陶瓷/ 金属，焊接接头性能得到更大程度的改善。此外，为改进陶瓷的焊接性，预先对陶瓷表面进行金属化，再扩散焊接陶瓷与金属，接头强度也大大提高，如AlN 与Cu 和FeNi42 的连接。Dr.2Ing.Ulrich Draugelates 等人认为，如果陶瓷表面不经任何处理，陶瓷/ 金属焊接接头在冷却过程中，陶瓷周围将产生应力极大值。为了减少残余应力和提高接头强度，可对陶瓷表面预先进行宏观几何学处理(a modified macrogeometry) ，残余应力将位于被金属填充的被连接陶瓷表面的凹槽中，连接区的周围就没有应力集中。有限元方法模拟表明:陶瓷被连接表面的不同的几何形状对缓解残余应力的贡献并没有明显不同。
陶瓷/ 金属复合构件在航空航天领域具有广阔的应用前景，但由于影响陶瓷/ 金属扩散焊接的因素很多，诸如中间层的选择、中间层厚度、被连接表面形状等，都有可能影响扩散焊接头的质量，这些问题有待进一步研究。
