用于航空航天[1]、发电[2]和化工处理行业[3]的高温结构部件必须在极端的热化学环境下保持机械完整性和耐腐蚀性。钴基超级合金，特别是GH5188，因其优异的高温强度、抗热疲劳性以及出色的抗氧化和抗热腐蚀性能而被广泛采用[1]。典型应用包括涡轮叶片[4]、燃烧室衬里[5]和热交换器。然而，钴的高成本和战略稀缺性带来了可持续性和经济方面的挑战[6]、[7]。一种有前景的策略是将GH5188与成本较低的镍基超级合金（如GH3536）结合使用，后者具有相似的热膨胀系数和良好的高温机械性能。这种不同合金的组合可以实现性能优化和材料成本降低，同时保持高服务可靠性，但由于它们的复杂成分和不同的冶金特性，可靠的连接变得困难[8]。
熔焊技术，包括激光焊接[9]、[10]和电子束焊接[11]，已被应用于高温合金，但常常会导致液化裂纹[12]、[13]。这是由于合金元素在晶界处的偏聚以及低熔点共晶的形成，从而恶化了微观结构并在热应力下导致晶间失效[10]、[14]。即使减少热输入或使用相容的填充金属，也难以完全消除液化裂纹和接头完整性的丧失[10]、[15]。此外，熔焊过程本身会导致粗晶结构 and 残余应力，限制了其在高温应用中实现无缺陷连接的能力[16]。
替代的连接方法如钎焊虽然具有较低的温度和良好的润湿性，但通常依赖于硼和硅等熔点降低剂[17]。这些元素会促进脆性金属间化合物（如铬硼化物或钨铬硼化物）的形成，从而降低接头的抗蠕变能力和长期稳定性[18]。钎焊后通常需要热处理来均匀化微观结构，但在连接不同超级合金时其效果有限[19]。例如，使用BNi68CrWB和Ni–Cr–W–Si–B填充材料钎焊K24和GH648合金后，即使经过热处理，仍会存在显著的脆性相和热不稳定性[20]、[21]。
固态扩散焊接提供了一种避免熔化相关缺陷并保持微观结构连续性的替代方法。然而，传统的扩散焊接需要高温（>1000°C）和长时间的压力作用才能实现足够的原子扩散[22]。这些极端条件可能导致晶粒过度生长、界面处碳化物偏聚以及接头韧性下降[23]。对于镍基/钴基超级合金，扩散焊接界面通常通过氧化膜的消除和空洞闭合来形成：稳定的表面氧化物常常以不连续的氧化物/尖晶石残留物的形式存在于接头线上，成为扩散障碍和潜在的裂纹起始点[24]，而界面空洞则首先在压力作用下通过蠕变辅助的塑性流动塌陷，随后通过扩散愈合[25]、[26]。因此，焊接质量在很大程度上取决于氧化物破坏的效率和空洞的去除情况。
火花等离子体扩散焊接（SPDB），也称为脉冲电流辅助扩散焊接，最近作为一种高性能结构材料的固态连接方法而受到关注[27]。SPDB利用脉冲直流电和外部压力产生局部焦耳加热，通过热能和电迁移促进原子扩散。与传统扩散焊接相比，SPDB具有更快的加热速率、更低的过程温度和更短的保温时间[28]，这些因素共同减少了高温暴露时间；较低的温度和较短的保温时间有助于抑制晶粒生长，且较低的焊接温度和较短的保温时间减少了与传统扩散焊接相比由热失配引起的残余应力[29]、[30]。迄今为止，SPDB已成功应用于先进陶瓷、金属间化合物和难熔金属的连接[31]，但对其在GH5188和GH3536等不同高温超级合金中的应用研究尚有限。此外，焊后热处理可以通过缓解残余应力、均匀化元素梯度以及改变碳化物的形态和分布来进一步提高SPDB接头的微观结构稳定性和机械性能[32]、[33]。然而，热处理对SPDB连接的钴基/镍基超级合金的机械性能和界面特性的影响尚未得到系统研究。
尽管SPDB在连接先进结构材料方面取得了近期进展，但其应用于不同钴基/镍基超级合金（尤其是GH5188/GH3536组合）的情况仍然有限。以往的研究主要展示了良好的连接效果或报告了焊接后的微观结构，而界面氧化物/碳化物的共同演变、扩散辅助的界面愈合和再结晶过程及其对强度-延展性平衡和断裂模式的影响尚未得到充分研究。在此背景下，本研究采用低温SPDB工艺结合焊后热处理（PBHT）来处理GH5188/GH3536接头，旨在定量关联焊接温度、保温时间和热处理条件与界面微观结构和机械响应之间的关系，从而阐明潜在的工艺-微观结构-性能关系。
