一、鈦(tai)及鈦(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。
不銹鋼-鈦(tai)復合板(ban)復合方式大多采(cai)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）-鈦及鈦合金的焊接(jie)性
不銹鋼（或碳鋼）與鈦(tai)及鈦(tai)合金(jin)(jin)焊(han)接(jie)時，焊(han)縫中易形成金(jin)(jin)屬間化合物(wu)（TiFe、TiFe2等(deng)），焊(han)接(jie)接(jie)頭塑性急劇(ju)下降而脆性大(da)大(da)提(ti)高。
隨著溫度的升(sheng)高，鈦(tai)(tai)及鈦(tai)(tai)合金(jin)的吸(xi)(xi)氣(qi)（如氧(yang)、氫(qing)、氮）能(neng)力明顯(xian)提(ti)高。鈦(tai)(tai)從250℃開始(shi)(shi)(shi)吸(xi)(xi)收氫(qing)，從400℃開始(shi)(shi)(shi)吸(xi)(xi)收氧(yang)，從600℃開始(shi)(shi)(shi)吸(xi)(xi)收氮。焊(han)接區含有大量的空氣(qi)時(shi)，給(gei)鈦(tai)(tai)及鈦(tai)(tai)合金(jin)吸(xi)(xi)氣(qi)提(ti)供(gong)了方(fang)便，在(zai)熔池(chi)凝固時(shi)，吸(xi)(xi)收的氣(qi)體(ti)(ti)來不及全(quan)部逸出，殘留在(zai)焊(han)縫內部的氣(qi)體(ti)(ti)就形成了氣(qi)孔(kong)。所(suo)以，在(zai)焊(han)接環境中(zhong)要使熔池(chi)和焊(han)縫金(jin)屬始(shi)(shi)(shi)終處于惰性氣(qi)體(ti)(ti)保護中(zhong)，避免(mian)形成氣(qi)孔(kong)。
三、不銹鋼(gang)-鈦雙金(jin)屬結構的(de)焊接工藝
1. 不(bu)銹鋼與鈦及鈦合金雙金屬(shu)結(jie)構
鈦(tai)與(yu)不銹(xiu)鋼(gang)中的(de)鐵、鉻、鎳形成(cheng)多種成(cheng)分復(fu)雜(za)的(de)金屬間化合(he)物，故用(yong)熔焊(han)方(fang)法無法實現這兩種金屬直(zhi)接(jie)焊(han)接(jie)。但(dan)鈦(tai)可以(yi)與(yu)鋯(gao)、鉿、鈮、鉭、釩等五種金屬相互(hu)固溶，可以(yi)進(jin)行焊(han)接(jie)。而上述幾種材料都(dou)很貴重，所以(yi)過(guo)(guo)渡(du)段中用(yong)它們(men)做成(cheng)的(de)過(guo)(guo)渡(du)層很薄(bo)，例如(ru)(ru)，將(jiang)(jiang)一、二(er)種中間金屬薄(bo)層軋制在鋼(gang)和鈦(tai)及其(qi)(qi)合(he)金之(zhi)間（如(ru)(ru)鈦(tai)或鈦(tai)合(he)金-釩-銅-碳(tan)鋼(gang)或不銹(xiu)鋼(gang)），用(yong)電(dian)子束(shu)焊(han)接(jie)方(fang)法將(jiang)(jiang)過(guo)(guo)渡(du)段同不銹(xiu)鋼(gang)（或碳(tan)鋼(gang)）與(yu)鈦(tai)及其(qi)(qi)合(he)金進(jin)行焊(han)接(jie)，其(qi)(qi)示意圖(tu)如(ru)(ru)圖(tu)5-39所示。
2. 不銹鋼（或碳鋼）-鈦復合板的焊接工(gong)藝
a. 不銹(xiu)鋼(gang)(gang)（或碳鋼(gang)(gang)）-鈦復(fu)合(he)板的(de)復(fu)層(ceng)（鈦）厚度一般為1.5～3.0mm，基(ji)(ji)層(ceng)的(de)厚度為8～20mm。鈦復(fu)層(ceng)和鋼(gang)(gang)基(ji)(ji)層(ceng)之(zhi)間(jian)(jian)如果不加(jia)入(ru)中(zhong)間(jian)(jian)金(jin)屬層(ceng)，經加(jia)熱(re)后(hou)會產生脆(cui)性層(ceng)，使不銹(xiu)鋼(gang)(gang)（或碳鋼(gang)(gang)）-鈦復(fu)合(he)板的(de)層(ceng)間(jian)(jian)結合(he)強度降低。因此，可在鈦復(fu)層(ceng)與鋼(gang)(gang)基(ji)(ji)層(ceng)之(zhi)間(jian)(jian)加(jia)入(ru)V、Nb或者V＋Cu等中(zhong)間(jian)(jian)合(he)金(jin)層(ceng)。
通過加(jia)(jia)入各種中(zhong)間合(he)金層(ceng)軋制(zhi)的(de)鋼(gang)(gang)-鈦復合(he)板加(jia)(jia)熱后的(de)抗拉強度見表5-92。從表中(zhong)可知(zhi)，加(jia)(jia)入V作為中(zhong)間層(ceng)的(de)效果最好。加(jia)(jia)雙金屬(shu)中(zhong)間層(ceng)(V+Cu或Nb+Cu)的(de)結果并(bing)不好。因為Cu的(de)熔點低，會形(xing)成低熔點共(gong)晶體，從而(er)使(shi)不銹鋼(gang)(gang)（或碳鋼(gang)(gang)）-鈦復合(he)板的(de)焊接工藝變得更復雜(za)。
b. 不銹鋼(gang)（或(huo)碳鋼(gang)）-鈦復合板(ban)的焊(han)接主要采用下列(lie)兩種工藝：
第一種焊(han)接(jie)工藝是在焊(han)縫(feng)上加蓋(gai)板(ban)，對(dui)接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)性能主要(yao)靠基層鋼焊(han)縫(feng)來保證，而加蓋(gai)板(ban)的(de)(de)(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)(de)(de)是用來防止浸(jin)蝕性介(jie)質腐蝕焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)。在焊(han)縫(feng)和蓋(gai)板(ban)之間填(tian)加的(de)(de)(de)(de)(de)填(tian)充材(cai)料，通常是Ag（Ag與Ti熔合得很(hen)好）或(huo)熔點較低的(de)(de)(de)(de)(de)銀釬料，也可以填(tian)充環(huan)氧(yang)樹脂型聚合物。加填(tian)充材(cai)料的(de)(de)(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)(de)(de)是提高接(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)(de)(de)耐蝕性。焊(han)縫(feng)如圖(tu)(tu)5-40a所示(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)單面焊(han)，也可以是如圖(tu)(tu)5-40b所示(shi)雙(shuang)面焊(han)。
第二種(zhong)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)工藝是在鈦(tai)(tai)復(fu)層(ceng)的(de)坡口(kou)(kou)中鑲(xiang)入一層(ceng)很薄(bo)的(de)難熔金屬(shu)襯片如圖5-41b，選擇厚(hou)度為(wei)0.1mm的(de)鈮箔(bo)或鉬箔(bo)等(deng)。焊(han)(han)(han)(han)接(jie)不(bu)銹(xiu)鋼（或碳鋼）-鈦(tai)(tai)復(fu)合板的(de)復(fu)層(ceng)時，采用(yong)鎢(wu)極(ji)氬弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)，填加鈦(tai)(tai)焊(han)(han)(han)(han)絲，鈦(tai)(tai)絲直徑(jing)取(qu)決(jue)于鈦(tai)(tai)復(fu)層(ceng)的(de)厚(hou)度及(ji)坡口(kou)(kou)形式。鎢(wu)極(ji)電弧(hu)在鈦(tai)(tai)絲和(he)鎢(wu)極(ji)之(zhi)間燃燒，不(bu)要(yao)使電弧(hu)直接(jie)作(zuo)用(yong)在鈮箔(bo)上，焊(han)(han)(han)(han)槍(qiang)應沿著鈦(tai)(tai)絲移動，鈦(tai)(tai)絲熔化(hua)結晶(jing)即形成不(bu)銹(xiu)鋼（或碳鋼）-鈦(tai)(tai)復(fu)合板的(de)焊(han)(han)(han)(han)縫。這種(zhong)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)工藝可以(yi)加蓋板，也可以(yi)不(bu)加蓋板。
因為鈮的熔(rong)點高，鎢極電弧(hu)又(you)不直接作用在鈮箔上，所以只有(you)很少(shao)部(bu)分鈮被熔(rong)化。這樣(yang)防止(zhi)了鋼與鈦的相互熔(rong)合，可以有(you)效地防止(zhi)界面處脆性(xing)相的形成。
