一(yi)、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(bu)銹鋼-鈦復合(he)板復合(he)方式大多(duo)采用爆炸法，其(qi)分類(lei)見(jian)表5-90，其(qi)力(li)學性能見(jian)表5-91。
二、不銹(xiu)鋼（或碳鋼）-鈦及鈦合金的焊接性
不銹鋼（或碳鋼）與鈦(tai)及鈦(tai)合(he)金焊接(jie)時，焊縫中易形成金屬間化合(he)物(wu)（TiFe、TiFe2等(deng)），焊接(jie)接(jie)頭塑(su)性急劇下降而脆性大(da)(da)大(da)(da)提高。
隨著溫度的升(sheng)高(gao)，鈦及(ji)(ji)(ji)鈦合金的吸(xi)氣（如氧、氫、氮）能力(li)明顯提(ti)高(gao)。鈦從250℃開(kai)始(shi)(shi)吸(xi)收氫，從400℃開(kai)始(shi)(shi)吸(xi)收氧，從600℃開(kai)始(shi)(shi)吸(xi)收氮。焊(han)(han)接區含有大量的空氣時，給(gei)鈦及(ji)(ji)(ji)鈦合金吸(xi)氣提(ti)供了(le)方便，在熔(rong)(rong)池(chi)(chi)凝固時，吸(xi)收的氣體(ti)(ti)來不及(ji)(ji)(ji)全部(bu)逸出，殘(can)留在焊(han)(han)縫內部(bu)的氣體(ti)(ti)就(jiu)形成了(le)氣孔(kong)。所(suo)以，在焊(han)(han)接環境(jing)中(zhong)要使熔(rong)(rong)池(chi)(chi)和焊(han)(han)縫金屬始(shi)(shi)終處于惰性氣體(ti)(ti)保護中(zhong)，避免形成氣孔(kong)。
三(san)、不(bu)銹鋼-鈦雙金屬(shu)結構(gou)的焊接(jie)工藝
1. 不銹鋼與鈦及鈦合金(jin)雙(shuang)金(jin)屬結構
鈦(tai)與不(bu)銹鋼(gang)中的(de)鐵、鉻、鎳形成(cheng)多種成(cheng)分復(fu)雜的(de)金(jin)屬間化合物(wu)，故(gu)用(yong)(yong)熔焊(han)方(fang)(fang)法無法實現這兩種金(jin)屬直(zhi)接(jie)焊(han)接(jie)。但鈦(tai)可(ke)以(yi)(yi)(yi)與鋯(gao)、鉿、鈮、鉭、釩(fan)等五(wu)種金(jin)屬相互(hu)固(gu)溶，可(ke)以(yi)(yi)(yi)進行(xing)焊(han)接(jie)。而(er)上述幾種材料都很(hen)貴重，所(suo)以(yi)(yi)(yi)過渡段(duan)中用(yong)(yong)它(ta)們(men)做成(cheng)的(de)過渡層很(hen)薄，例(li)如(ru)(ru)，將(jiang)一、二種中間金(jin)屬薄層軋(ya)制在鋼(gang)和鈦(tai)及其合金(jin)之間（如(ru)(ru)鈦(tai)或(huo)(huo)鈦(tai)合金(jin)-釩(fan)-銅-碳鋼(gang)或(huo)(huo)不(bu)銹鋼(gang)），用(yong)(yong)電子束焊(han)接(jie)方(fang)(fang)法將(jiang)過渡段(duan)同(tong)不(bu)銹鋼(gang)（或(huo)(huo)碳鋼(gang)）與鈦(tai)及其合金(jin)進行(xing)焊(han)接(jie)，其示意圖如(ru)(ru)圖5-39所(suo)示。
2. 不(bu)銹(xiu)鋼（或碳(tan)鋼）-鈦復合(he)板的(de)焊接工藝
a. 不銹鋼（或(huo)(huo)碳(tan)鋼）-鈦(tai)復(fu)(fu)合(he)板的(de)復(fu)(fu)層(ceng)（鈦(tai)）厚度(du)(du)一(yi)般為(wei)1.5～3.0mm，基(ji)(ji)層(ceng)的(de)厚度(du)(du)為(wei)8～20mm。鈦(tai)復(fu)(fu)層(ceng)和鋼基(ji)(ji)層(ceng)之(zhi)間如果不加入(ru)(ru)中間金屬(shu)層(ceng)，經加熱后(hou)會產生(sheng)脆(cui)性層(ceng)，使不銹鋼（或(huo)(huo)碳(tan)鋼）-鈦(tai)復(fu)(fu)合(he)板的(de)層(ceng)間結合(he)強度(du)(du)降低。因此，可在鈦(tai)復(fu)(fu)層(ceng)與鋼基(ji)(ji)層(ceng)之(zhi)間加入(ru)(ru)V、Nb或(huo)(huo)者V＋Cu等中間合(he)金層(ceng)。
通過(guo)加(jia)入各種中(zhong)間(jian)合金層(ceng)軋制的鋼(gang)(gang)-鈦復合板(ban)加(jia)熱(re)后的抗拉強度見表(biao)5-92。從表(biao)中(zhong)可知，加(jia)入V作為(wei)中(zhong)間(jian)層(ceng)的效果(guo)最好。加(jia)雙金屬中(zhong)間(jian)層(ceng)(V+Cu或(huo)Nb+Cu)的結果(guo)并不(bu)好。因為(wei)Cu的熔點(dian)低，會(hui)形成低熔點(dian)共晶(jing)體，從而使(shi)不(bu)銹鋼(gang)(gang)（或(huo)碳鋼(gang)(gang)）-鈦復合板(ban)的焊接工藝變(bian)得更復雜。
b. 不(bu)銹鋼(gang)（或碳(tan)鋼(gang)）-鈦(tai)復合板的焊接主要采(cai)用下列(lie)兩種工藝：
第一種焊(han)(han)接(jie)工藝是在焊(han)(han)縫(feng)(feng)上(shang)加(jia)蓋(gai)板(ban)，對接(jie)接(jie)頭的強度性能(neng)主要靠基層(ceng)鋼焊(han)(han)縫(feng)(feng)來保(bao)證，而加(jia)蓋(gai)板(ban)的目的是用(yong)來防止浸蝕性介(jie)質腐蝕焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭。在焊(han)(han)縫(feng)(feng)和蓋(gai)板(ban)之間填(tian)加(jia)的填(tian)充(chong)材(cai)料(liao)，通(tong)常是Ag（Ag與Ti熔(rong)合得很好）或熔(rong)點(dian)較低的銀釬料(liao)，也(ye)可以(yi)填(tian)充(chong)環(huan)氧樹脂型聚合物。加(jia)填(tian)充(chong)材(cai)料(liao)的目的是提高接(jie)頭的耐蝕性。焊(han)(han)縫(feng)(feng)如圖5-40a所示的單面(mian)焊(han)(han)，也(ye)可以(yi)是如圖5-40b所示雙面(mian)焊(han)(han)。
第二種(zhong)焊(han)接工藝是在鈦(tai)復(fu)(fu)層(ceng)的(de)(de)坡(po)口中鑲(xiang)入一層(ceng)很薄的(de)(de)難熔金屬襯片如圖5-41b，選擇厚(hou)度(du)為(wei)0.1mm的(de)(de)鈮箔(bo)(bo)或鉬箔(bo)(bo)等。焊(han)接不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)（或碳(tan)鋼(gang)(gang)）-鈦(tai)復(fu)(fu)合板的(de)(de)復(fu)(fu)層(ceng)時，采用鎢(wu)極(ji)氬(ya)弧焊(han)，填加(jia)鈦(tai)焊(han)絲(si)，鈦(tai)絲(si)直徑取決于鈦(tai)復(fu)(fu)層(ceng)的(de)(de)厚(hou)度(du)及坡(po)口形式(shi)。鎢(wu)極(ji)電弧在鈦(tai)絲(si)和鎢(wu)極(ji)之間燃燒，不要使電弧直接作用在鈮箔(bo)(bo)上，焊(han)槍應沿著鈦(tai)絲(si)移動，鈦(tai)絲(si)熔化結(jie)晶(jing)即形成不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)（或碳(tan)鋼(gang)(gang)）-鈦(tai)復(fu)(fu)合板的(de)(de)焊(han)縫。這(zhe)種(zhong)焊(han)接工藝可以加(jia)蓋(gai)板，也可以不加(jia)蓋(gai)板。
因為鈮的熔(rong)(rong)點高(gao)，鎢(wu)極電(dian)弧又不直接作用在鈮箔(bo)上，所(suo)以(yi)(yi)只有(you)很少部分(fen)鈮被熔(rong)(rong)化。這樣防止(zhi)了鋼(gang)與鈦的相(xiang)互熔(rong)(rong)合，可以(yi)(yi)有(you)效地防止(zhi)界(jie)面處(chu)脆性相(xiang)的形成。
