一(yi)、鈦(tai)(tai)及(ji)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。
不銹鋼-鈦復合板復合方式大多采用爆炸法，其分類見(jian)表(biao)5-90，其力學性能見(jian)表(biao)5-91。
二、不銹(xiu)鋼（或碳(tan)鋼）-鈦(tai)及(ji)鈦(tai)合金(jin)的焊(han)接性
不銹鋼(gang)（或碳鋼(gang)）與鈦及鈦合金焊(han)(han)接(jie)時，焊(han)(han)縫(feng)中易形成金屬間化合物（TiFe、TiFe2等），焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭塑(su)性(xing)急劇(ju)下(xia)降(jiang)而(er)脆性(xing)大大提高。
隨(sui)著溫(wen)度(du)的升高，鈦(tai)(tai)及鈦(tai)(tai)合(he)金的吸(xi)(xi)(xi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)（如氧、氫(qing)(qing)、氮(dan)）能(neng)力明顯(xian)提(ti)高。鈦(tai)(tai)從(cong)250℃開始(shi)吸(xi)(xi)(xi)收氫(qing)(qing)，從(cong)400℃開始(shi)吸(xi)(xi)(xi)收氧，從(cong)600℃開始(shi)吸(xi)(xi)(xi)收氮(dan)。焊(han)(han)接區含有大量的空氣(qi)(qi)(qi)(qi)時，給鈦(tai)(tai)及鈦(tai)(tai)合(he)金吸(xi)(xi)(xi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)提(ti)供了(le)方便，在(zai)熔池凝固(gu)時，吸(xi)(xi)(xi)收的氣(qi)(qi)(qi)(qi)體來不及全部(bu)逸出，殘留在(zai)焊(han)(han)縫內部(bu)的氣(qi)(qi)(qi)(qi)體就形成了(le)氣(qi)(qi)(qi)(qi)孔。所以(yi)，在(zai)焊(han)(han)接環境中要使熔池和焊(han)(han)縫金屬(shu)始(shi)終處于惰性氣(qi)(qi)(qi)(qi)體保護中，避免形成氣(qi)(qi)(qi)(qi)孔。
三(san)、不銹鋼(gang)-鈦雙金屬結構的焊接(jie)工藝
1. 不銹鋼與鈦及(ji)鈦合(he)金雙金屬結構
鈦(tai)與不銹鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)的(de)鐵(tie)、鉻、鎳(nie)形(xing)成(cheng)(cheng)多種(zhong)成(cheng)(cheng)分復(fu)雜的(de)金屬(shu)間(jian)(jian)化合物，故用熔(rong)焊方(fang)法無法實現這兩種(zhong)金屬(shu)直接(jie)焊接(jie)。但鈦(tai)可以(yi)(yi)與鋯、鉿、鈮、鉭、釩(fan)等五種(zhong)金屬(shu)相互固(gu)溶，可以(yi)(yi)進(jin)行焊接(jie)。而上述幾種(zhong)材料都很貴重，所(suo)以(yi)(yi)過(guo)渡(du)(du)段中(zhong)(zhong)用它們(men)做成(cheng)(cheng)的(de)過(guo)渡(du)(du)層很薄(bo)，例如(ru)(ru)，將(jiang)一、二種(zhong)中(zhong)(zhong)間(jian)(jian)金屬(shu)薄(bo)層軋制(zhi)在(zai)鋼(gang)(gang)和鈦(tai)及(ji)其(qi)合金之間(jian)(jian)（如(ru)(ru)鈦(tai)或(huo)鈦(tai)合金-釩(fan)-銅-碳鋼(gang)(gang)或(huo)不銹鋼(gang)(gang)），用電子(zi)束(shu)焊接(jie)方(fang)法將(jiang)過(guo)渡(du)(du)段同不銹鋼(gang)(gang)（或(huo)碳鋼(gang)(gang)）與鈦(tai)及(ji)其(qi)合金進(jin)行焊接(jie)，其(qi)示意圖如(ru)(ru)圖5-39所(suo)示。
2. 不銹鋼(gang)（或碳鋼(gang)）-鈦復合板的焊(han)接(jie)工藝(yi)
a. 不銹鋼(gang)（或碳鋼(gang)）-鈦復(fu)(fu)合(he)板的(de)(de)復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)（鈦）厚(hou)(hou)度(du)一般為1.5～3.0mm，基(ji)層(ceng)(ceng)的(de)(de)厚(hou)(hou)度(du)為8～20mm。鈦復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)和鋼(gang)基(ji)層(ceng)(ceng)之間如(ru)果不加(jia)入中間金(jin)屬層(ceng)(ceng)，經加(jia)熱后(hou)會產生(sheng)脆性層(ceng)(ceng)，使不銹鋼(gang)（或碳鋼(gang)）-鈦復(fu)(fu)合(he)板的(de)(de)層(ceng)(ceng)間結合(he)強度(du)降低。因此，可在鈦復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)與(yu)鋼(gang)基(ji)層(ceng)(ceng)之間加(jia)入V、Nb或者(zhe)V＋Cu等中間合(he)金(jin)層(ceng)(ceng)。
通過加入各(ge)種中(zhong)(zhong)間合金層軋制的鋼(gang)(gang)-鈦復合板(ban)加熱后的抗拉強度見表(biao)5-92。從表(biao)中(zhong)(zhong)可知，加入V作(zuo)為中(zhong)(zhong)間層的效果最好。加雙金屬中(zhong)(zhong)間層(V+Cu或(huo)Nb+Cu)的結(jie)果并不(bu)(bu)好。因為Cu的熔點低(di)，會形成(cheng)低(di)熔點共晶體，從而(er)使不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)（或(huo)碳鋼(gang)(gang)）-鈦復合板(ban)的焊接(jie)工藝變得更復雜。
b. 不(bu)銹鋼（或碳鋼）-鈦復合板(ban)的焊(han)接主要采用下列(lie)兩種(zhong)工(gong)藝：
第一種焊(han)(han)接工藝是(shi)(shi)在(zai)焊(han)(han)縫上加(jia)(jia)蓋(gai)板，對接接頭的(de)(de)強度性能主要靠基層鋼焊(han)(han)縫來(lai)保證(zheng)，而加(jia)(jia)蓋(gai)板的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)(shi)用來(lai)防(fang)止浸蝕性介質腐蝕焊(han)(han)接接頭。在(zai)焊(han)(han)縫和蓋(gai)板之(zhi)間(jian)填加(jia)(jia)的(de)(de)填充材(cai)(cai)料(liao)，通常是(shi)(shi)Ag（Ag與Ti熔(rong)合得很好）或(huo)熔(rong)點較低的(de)(de)銀釬(han)料(liao)，也可以填充環氧樹脂型聚合物。加(jia)(jia)填充材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)(shi)提高(gao)接頭的(de)(de)耐蝕性。焊(han)(han)縫如(ru)圖5-40a所示的(de)(de)單面焊(han)(han)，也可以是(shi)(shi)如(ru)圖5-40b所示雙面焊(han)(han)。
第二種(zhong)焊(han)接工(gong)藝(yi)是在鈦(tai)(tai)復層(ceng)(ceng)的(de)坡口(kou)中鑲入一層(ceng)(ceng)很薄的(de)難熔金屬襯片如圖(tu)5-41b，選擇厚度為0.1mm的(de)鈮箔或(huo)鉬(mu)箔等(deng)。焊(han)接不(bu)銹鋼(gang)（或(huo)碳鋼(gang)）-鈦(tai)(tai)復合板的(de)復層(ceng)(ceng)時，采用鎢極氬弧(hu)焊(han)，填加鈦(tai)(tai)焊(han)絲(si)，鈦(tai)(tai)絲(si)直徑(jing)取(qu)決于鈦(tai)(tai)復層(ceng)(ceng)的(de)厚度及坡口(kou)形式(shi)。鎢極電弧(hu)在鈦(tai)(tai)絲(si)和(he)鎢極之(zhi)間燃燒，不(bu)要使電弧(hu)直接作用在鈮箔上，焊(han)槍應沿著鈦(tai)(tai)絲(si)移動(dong)，鈦(tai)(tai)絲(si)熔化結(jie)晶(jing)即形成不(bu)銹鋼(gang)（或(huo)碳鋼(gang)）-鈦(tai)(tai)復合板的(de)焊(han)縫。這種(zhong)焊(han)接工(gong)藝(yi)可以加蓋(gai)板，也可以不(bu)加蓋(gai)板。
因為鈮(ni)的熔(rong)(rong)點高，鎢極電弧又(you)不直接作(zuo)用在(zai)鈮(ni)箔上(shang)，所以只有(you)很少(shao)部分鈮(ni)被熔(rong)(rong)化。這(zhe)樣防止(zhi)了鋼與鈦的相互熔(rong)(rong)合，可以有(you)效(xiao)地(di)防止(zhi)界面處(chu)脆性相的形(xing)成(cheng)。
