一、鈦(tai)(tai)及鈦(tai)(tai)合金的特點
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-鈦(tai)復合板復合方式(shi)大多采用爆炸法，其(qi)分類見(jian)表5-90，其(qi)力學性能見(jian)表5-91。
二、不銹(xiu)鋼（或碳鋼）-鈦及(ji)鈦合金的焊接(jie)性
不銹(xiu)鋼（或碳鋼）與鈦及(ji)鈦合金(jin)焊接時，焊縫中易(yi)形成金(jin)屬間(jian)化合物（TiFe、TiFe2等），焊接接頭塑(su)性急(ji)劇下降而脆(cui)性大(da)大(da)提高。
隨著(zhu)溫度的升高(gao)，鈦(tai)及(ji)鈦(tai)合金(jin)的吸(xi)氣(qi)(qi)(qi)（如氧、氫、氮(dan)）能力明顯提高(gao)。鈦(tai)從250℃開始(shi)(shi)(shi)吸(xi)收氫，從400℃開始(shi)(shi)(shi)吸(xi)收氧，從600℃開始(shi)(shi)(shi)吸(xi)收氮(dan)。焊接(jie)區含有大量(liang)的空氣(qi)(qi)(qi)時(shi)，給鈦(tai)及(ji)鈦(tai)合金(jin)吸(xi)氣(qi)(qi)(qi)提供(gong)了方便(bian)，在(zai)熔(rong)池凝固(gu)時(shi)，吸(xi)收的氣(qi)(qi)(qi)體來(lai)不及(ji)全(quan)部逸出，殘留在(zai)焊縫內部的氣(qi)(qi)(qi)體就形成(cheng)了氣(qi)(qi)(qi)孔(kong)。所以，在(zai)焊接(jie)環(huan)境(jing)中要使(shi)熔(rong)池和焊縫金(jin)屬始(shi)(shi)(shi)終(zhong)處于惰性氣(qi)(qi)(qi)體保護中，避(bi)免形成(cheng)氣(qi)(qi)(qi)孔(kong)。
三、不銹鋼-鈦雙金屬結構的(de)焊接工藝
1. 不銹鋼與鈦(tai)及鈦(tai)合金(jin)雙金(jin)屬結構
鈦(tai)(tai)(tai)與不銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)的(de)鐵、鉻、鎳形成多種成分(fen)復雜的(de)金(jin)屬間(jian)化合(he)(he)物，故用(yong)熔焊(han)方法(fa)無法(fa)實(shi)現(xian)這兩種金(jin)屬直接(jie)焊(han)接(jie)。但鈦(tai)(tai)(tai)可以與鋯、鉿、鈮、鉭、釩等五種金(jin)屬相互固溶，可以進(jin)行焊(han)接(jie)。而上述幾(ji)種材(cai)料(liao)都很貴重，所(suo)以過(guo)渡段中(zhong)用(yong)它(ta)們做成的(de)過(guo)渡層很薄，例如，將一、二種中(zhong)間(jian)金(jin)屬薄層軋制在鋼(gang)(gang)和鈦(tai)(tai)(tai)及其合(he)(he)金(jin)之間(jian)（如鈦(tai)(tai)(tai)或鈦(tai)(tai)(tai)合(he)(he)金(jin)-釩-銅-碳鋼(gang)(gang)或不銹(xiu)鋼(gang)(gang)），用(yong)電(dian)子束(shu)焊(han)接(jie)方法(fa)將過(guo)渡段同不銹(xiu)鋼(gang)(gang)（或碳鋼(gang)(gang)）與鈦(tai)(tai)(tai)及其合(he)(he)金(jin)進(jin)行焊(han)接(jie)，其示意圖如圖5-39所(suo)示。
2. 不(bu)銹鋼（或碳鋼）-鈦復合板的焊接工藝
a. 不(bu)銹鋼（或碳(tan)鋼）-鈦復合(he)板(ban)的復層(ceng)(ceng)（鈦）厚度(du)一般為1.5～3.0mm，基層(ceng)(ceng)的厚度(du)為8～20mm。鈦復層(ceng)(ceng)和鋼基層(ceng)(ceng)之間(jian)(jian)如果不(bu)加(jia)入中間(jian)(jian)金屬層(ceng)(ceng)，經加(jia)熱(re)后會產生(sheng)脆性(xing)層(ceng)(ceng)，使不(bu)銹鋼（或碳(tan)鋼）-鈦復合(he)板(ban)的層(ceng)(ceng)間(jian)(jian)結合(he)強度(du)降低。因(yin)此，可(ke)在鈦復層(ceng)(ceng)與(yu)鋼基層(ceng)(ceng)之間(jian)(jian)加(jia)入V、Nb或者V＋Cu等(deng)中間(jian)(jian)合(he)金層(ceng)(ceng)。
通過加(jia)入各(ge)種(zhong)中(zhong)間合(he)(he)金層軋制(zhi)的(de)鋼(gang)-鈦復合(he)(he)板加(jia)熱后的(de)抗拉強度(du)見表5-92。從(cong)表中(zhong)可知(zhi)，加(jia)入V作(zuo)為中(zhong)間層的(de)效(xiao)果最(zui)好。加(jia)雙金屬中(zhong)間層(V+Cu或Nb+Cu)的(de)結果并不(bu)好。因為Cu的(de)熔點低，會形(xing)成低熔點共晶體(ti)，從(cong)而使不(bu)銹鋼(gang)（或碳鋼(gang)）-鈦復合(he)(he)板的(de)焊(han)接工藝變(bian)得更復雜。
b. 不銹鋼（或(huo)碳(tan)鋼）-鈦復合板(ban)的焊接主要(yao)采用下列兩(liang)種工藝：
第(di)一(yi)種焊(han)(han)(han)接工藝是(shi)在焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)上加(jia)蓋(gai)板，對接接頭(tou)的(de)強(qiang)度性能主要(yao)靠基層鋼焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)來(lai)保證，而加(jia)蓋(gai)板的(de)目的(de)是(shi)用來(lai)防止(zhi)浸蝕(shi)(shi)性介質腐(fu)蝕(shi)(shi)焊(han)(han)(han)接接頭(tou)。在焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)和蓋(gai)板之間填加(jia)的(de)填充材(cai)料(liao)，通常是(shi)Ag（Ag與Ti熔合得(de)很(hen)好）或熔點較低的(de)銀釬料(liao)，也可以(yi)填充環氧樹脂型聚合物。加(jia)填充材(cai)料(liao)的(de)目的(de)是(shi)提高(gao)接頭(tou)的(de)耐蝕(shi)(shi)性。焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)如圖(tu)(tu)5-40a所(suo)示的(de)單面焊(han)(han)(han)，也可以(yi)是(shi)如圖(tu)(tu)5-40b所(suo)示雙面焊(han)(han)(han)。
第二種(zhong)焊(han)(han)(han)接(jie)工(gong)藝是在(zai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)復層(ceng)(ceng)的(de)坡口中(zhong)鑲入一層(ceng)(ceng)很薄的(de)難熔(rong)金屬(shu)襯片如圖5-41b，選(xuan)擇厚度為0.1mm的(de)鈮箔(bo)(bo)或鉬箔(bo)(bo)等。焊(han)(han)(han)接(jie)不(bu)銹鋼(gang)（或碳鋼(gang)）-鈦(tai)(tai)(tai)(tai)復合板(ban)的(de)復層(ceng)(ceng)時，采用鎢(wu)(wu)極(ji)氬弧焊(han)(han)(han)，填加鈦(tai)(tai)(tai)(tai)焊(han)(han)(han)絲，鈦(tai)(tai)(tai)(tai)絲直徑取決于鈦(tai)(tai)(tai)(tai)復層(ceng)(ceng)的(de)厚度及(ji)坡口形式(shi)。鎢(wu)(wu)極(ji)電(dian)弧在(zai)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)絲和鎢(wu)(wu)極(ji)之間燃燒(shao)，不(bu)要(yao)使電(dian)弧直接(jie)作用在(zai)鈮箔(bo)(bo)上，焊(han)(han)(han)槍應沿(yan)著鈦(tai)(tai)(tai)(tai)絲移動，鈦(tai)(tai)(tai)(tai)絲熔(rong)化(hua)結晶即形成不(bu)銹鋼(gang)（或碳鋼(gang)）-鈦(tai)(tai)(tai)(tai)復合板(ban)的(de)焊(han)(han)(han)縫(feng)。這種(zhong)焊(han)(han)(han)接(jie)工(gong)藝可以加蓋板(ban)，也可以不(bu)加蓋板(ban)。
因為鈮(ni)的熔點高，鎢極電弧又不(bu)直接作用在鈮(ni)箔上，所以(yi)只有很少部分(fen)鈮(ni)被熔化(hua)。這樣防止了鋼(gang)與鈦的相(xiang)互(hu)熔合(he)，可以(yi)有效地防止界面處(chu)脆(cui)性相(xiang)的形成。
