一、鈦(tai)及鈦(tai)合金的(de)特點

  鈦及鈦合金密度小，能大大地減輕產品的重量。在常溫和高溫下強度高且在許多種腐蝕介質中具有優良的耐蝕性。不銹鋼（或碳鋼）與鈦及鈦合金的雙金屬結構和不銹鋼-鈦復合板在化工、航天、航空等工業中得到應用。因此，鈦及鈦合金與鋼的焊接技術需要進一步提高。

  不(bu)銹鋼(gang)-鈦復合(he)板復合(he)方(fang)式大(da)多采用爆炸法，其分類(lei)見表5-90，其力(li)學性(xing)能見表5-91。

二、不銹鋼（或碳鋼）-鈦及鈦合金(jin)的焊接性

  不銹(xiu)鋼（或碳(tan)鋼）與鈦及鈦合金焊(han)接(jie)時(shi)，焊(han)縫中易(yi)形成金屬間化合物(wu)（TiFe、TiFe2等），焊(han)接(jie)接(jie)頭塑(su)性急劇(ju)下降而脆性大大提高。

隨著溫(wen)度的升高(gao)，鈦(tai)(tai)及(ji)鈦(tai)(tai)合(he)金的吸(xi)氣(qi)（如氧、氫、氮）能力明(ming)顯提(ti)高(gao)。鈦(tai)(tai)從250℃開始(shi)吸(xi)收(shou)氫，從400℃開始(shi)吸(xi)收(shou)氧，從600℃開始(shi)吸(xi)收(shou)氮。焊(han)接區含有(you)大量(liang)的空氣(qi)時，給(gei)鈦(tai)(tai)及(ji)鈦(tai)(tai)合(he)金吸(xi)氣(qi)提(ti)供了方(fang)便(bian)，在(zai)熔池(chi)凝(ning)固時，吸(xi)收(shou)的氣(qi)體來不(bu)及(ji)全部(bu)逸(yi)出，殘留在(zai)焊(han)縫(feng)內(nei)部(bu)的氣(qi)體就(jiu)形成了氣(qi)孔(kong)。所以，在(zai)焊(han)接環境(jing)中(zhong)要使(shi)熔池(chi)和(he)焊(han)縫(feng)金屬始(shi)終(zhong)處于惰性(xing)氣(qi)體保(bao)護中(zhong)，避免形成氣(qi)孔(kong)。

三、不(bu)銹鋼(gang)-鈦雙金屬結構(gou)的焊(han)接工(gong)藝

 1. 不銹鋼與鈦(tai)及鈦(tai)合金雙金屬結(jie)構

   鈦(tai)(tai)與(yu)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)的鐵、鉻、鎳形成(cheng)多(duo)種(zhong)成(cheng)分復雜的金(jin)(jin)(jin)屬(shu)間(jian)(jian)化合物，故用熔焊方(fang)法無(wu)法實現這兩種(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)直接(jie)(jie)(jie)焊接(jie)(jie)(jie)。但鈦(tai)(tai)可(ke)以(yi)與(yu)鋯、鉿(jia)、鈮(ni)、鉭、釩等(deng)五種(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)相互固溶(rong)，可(ke)以(yi)進行(xing)焊接(jie)(jie)(jie)。而上(shang)述(shu)幾種(zhong)材料都很貴重，所以(yi)過渡段(duan)中(zhong)用它們做成(cheng)的過渡層很薄，例(li)如(ru)，將一、二(er)種(zhong)中(zhong)間(jian)(jian)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)薄層軋制在(zai)鋼(gang)和鈦(tai)(tai)及其(qi)合金(jin)(jin)(jin)之間(jian)(jian)（如(ru)鈦(tai)(tai)或鈦(tai)(tai)合金(jin)(jin)(jin)-釩-銅-碳(tan)(tan)鋼(gang)或不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)），用電子束(shu)焊接(jie)(jie)(jie)方(fang)法將過渡段(duan)同不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)（或碳(tan)(tan)鋼(gang)）與(yu)鈦(tai)(tai)及其(qi)合金(jin)(jin)(jin)進行(xing)焊接(jie)(jie)(jie)，其(qi)示意圖如(ru)圖5-39所示。

 2. 不銹(xiu)鋼（或碳(tan)鋼）-鈦復合板的(de)焊接工藝

   a. 不(bu)銹(xiu)鋼（或(huo)碳鋼）-鈦(tai)復(fu)(fu)合板(ban)(ban)的復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)（鈦(tai)）厚度(du)一般為1.5～3.0mm，基(ji)層(ceng)(ceng)的厚度(du)為8～20mm。鈦(tai)復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)和鋼基(ji)層(ceng)(ceng)之(zhi)間如果不(bu)加入中間金(jin)屬層(ceng)(ceng)，經加熱后會產生脆性層(ceng)(ceng)，使不(bu)銹(xiu)鋼（或(huo)碳鋼）-鈦(tai)復(fu)(fu)合板(ban)(ban)的層(ceng)(ceng)間結合強度(du)降低(di)。因此，可在鈦(tai)復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)與鋼基(ji)層(ceng)(ceng)之(zhi)間加入V、Nb或(huo)者(zhe)V＋Cu等中間合金(jin)層(ceng)(ceng)。

   通過加(jia)入各種中間合(he)金(jin)層(ceng)軋制的(de)鋼-鈦復合(he)板加(jia)熱后的(de)抗拉強度見表(biao)5-92。從表(biao)中可知，加(jia)入V作(zuo)為中間層(ceng)的(de)效果最(zui)好(hao)。加(jia)雙金(jin)屬中間層(ceng)(V+Cu或Nb+Cu)的(de)結果并不好(hao)。因為Cu的(de)熔點低(di)，會形成低(di)熔點共晶(jing)體，從而使不銹鋼（或碳鋼）-鈦復合(he)板的(de)焊接工藝變得更復雜。

  b. 不銹(xiu)鋼（或(huo)碳鋼）-鈦復合板的焊接主要采用下列兩種(zhong)工(gong)藝(yi)：

   第一種焊(han)(han)接(jie)工(gong)藝是在焊(han)(han)縫上加蓋板(ban)，對接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)強(qiang)度性(xing)能主要靠(kao)基層(ceng)鋼焊(han)(han)縫來(lai)保(bao)證，而加蓋板(ban)的(de)目(mu)的(de)是用(yong)來(lai)防(fang)止(zhi)浸蝕性(xing)介質腐(fu)蝕焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)。在焊(han)(han)縫和蓋板(ban)之間(jian)填加的(de)填充(chong)材料，通常是Ag（Ag與Ti熔合(he)得很好）或熔點(dian)較低的(de)銀(yin)釬料，也可以填充(chong)環氧樹脂型聚合(he)物。加填充(chong)材料的(de)目(mu)的(de)是提(ti)高接(jie)頭(tou)的(de)耐蝕性(xing)。焊(han)(han)縫如圖5-40a所示的(de)單面焊(han)(han)，也可以是如圖5-40b所示雙面焊(han)(han)。

   第二種(zhong)焊(han)接(jie)(jie)(jie)工藝(yi)是(shi)在鈦(tai)復(fu)(fu)層的坡(po)口(kou)中鑲入一層很薄的難熔金屬襯片如(ru)圖5-41b，選(xuan)擇(ze)厚(hou)度為0.1mm的鈮(ni)箔(bo)或(huo)鉬箔(bo)等。焊(han)接(jie)(jie)(jie)不(bu)銹鋼（或(huo)碳鋼）-鈦(tai)復(fu)(fu)合板(ban)(ban)的復(fu)(fu)層時(shi)，采(cai)用(yong)鎢(wu)(wu)極氬(ya)弧(hu)焊(han)，填加(jia)鈦(tai)焊(han)絲，鈦(tai)絲直徑取決于鈦(tai)復(fu)(fu)層的厚(hou)度及坡(po)口(kou)形式。鎢(wu)(wu)極電弧(hu)在鈦(tai)絲和鎢(wu)(wu)極之間燃燒，不(bu)要使電弧(hu)直接(jie)(jie)(jie)作(zuo)用(yong)在鈮(ni)箔(bo)上，焊(han)槍(qiang)應沿(yan)著鈦(tai)絲移動(dong)，鈦(tai)絲熔化(hua)結晶即(ji)形成不(bu)銹鋼（或(huo)碳鋼）-鈦(tai)復(fu)(fu)合板(ban)(ban)的焊(han)縫(feng)。這(zhe)種(zhong)焊(han)接(jie)(jie)(jie)工藝(yi)可(ke)以加(jia)蓋(gai)(gai)板(ban)(ban)，也可(ke)以不(bu)加(jia)蓋(gai)(gai)板(ban)(ban)。

  因為(wei)鈮(ni)的熔(rong)點高，鎢極電弧又不直接作用在鈮(ni)箔上，所以只(zhi)有很(hen)少部(bu)分鈮(ni)被(bei)熔(rong)化。這樣防(fang)止了鋼(gang)與(yu)鈦的相互熔(rong)合，可以有效地防(fang)止界面處脆性相的形(xing)成。