一、鈦及鈦合金的特點(diǎn)

  鈦及鈦合金密度小，能大大地減輕產(chǎn)品的重量。在常溫和高溫下強(qiáng)度高且在許多種腐蝕介質(zhì)中具有優(yōu)良的耐蝕性。不銹鋼（或碳鋼）與鈦及鈦合金的雙金屬結(jié)構(gòu)和不銹鋼-鈦復(fù)合板在化工、航天、航空等工業(yè)中得到應(yīng)用。因此，鈦及鈦合金與鋼的焊接技術(shù)需要進(jìn)一步提高。

  不銹鋼-鈦復(fù)合板復(fù)合方式大多采用爆炸法，其分類見表5-90，其力學(xué)性能見表5-91。

二、不銹鋼（或碳鋼）-鈦及鈦合金的焊接性

  不銹鋼（或碳鋼）與鈦及鈦合金焊接時，焊縫中易形成金屬間化合物（TiFe、TiFe2等），焊接接頭塑性急劇下降而脆性大大提高。

隨著溫度的升高，鈦及鈦合金的吸氣（如氧、氫、氮）能力明顯提高。鈦從250℃開始吸收氫，從400℃開始吸收氧，從600℃開始吸收氮。焊接區(qū)含有大量的空氣時，給鈦及鈦合金吸氣提供了方便，在熔池凝固時，吸收的氣體來不及全部逸出，殘留在焊縫內(nèi)部的氣體就形成了氣孔。所以，在焊接環(huán)境中要使熔池和焊縫金屬始終處于惰性氣體保護(hù)中，避免形成氣孔。

三、不銹鋼-鈦雙金屬結(jié)構(gòu)的焊接工藝

 1. 不銹鋼與鈦及鈦合金雙金屬結(jié)構(gòu)

   鈦與不銹鋼中的鐵、鉻、鎳形成多種成分復(fù)雜的金屬間化合物，故用熔焊方法無法實(shí)現(xiàn)這兩種金屬直接焊接。但鈦可以與鋯、鉿、鈮、鉭、釩等五種金屬相互固溶，可以進(jìn)行焊接。而上述幾種材料都很貴重，所以過渡段中用它們做成的過渡層很薄，例如，將一、二種中間金屬薄層軋制在鋼和鈦及其合金之間（如鈦或鈦合金-釩-銅-碳鋼或不銹鋼），用電子束焊接方法將過渡段同不銹鋼（或碳鋼）與鈦及其合金進(jìn)行焊接，其示意圖如圖5-39所示。

 2. 不銹鋼（或碳鋼）-鈦復(fù)合板的焊接工藝

   a. 不銹鋼（或碳鋼）-鈦復(fù)合板的復(fù)層（鈦）厚度一般為1.5～3.0mm，基層的厚度為8～20mm。鈦復(fù)層和鋼基層之間如果不加入中間金屬層，經(jīng)加熱后會產(chǎn)生脆性層，使不銹鋼（或碳鋼）-鈦復(fù)合板的層間結(jié)合強(qiáng)度降低。因此，可在鈦復(fù)層與鋼基層之間加入V、Nb或者V＋Cu等中間合金層。

   通過加入各種中間合金層軋制的鋼-鈦復(fù)合板加熱后的抗拉強(qiáng)度見表5-92。從表中可知，加入V作為中間層的效果最好。加雙金屬中間層(V+Cu或Nb+Cu)的結(jié)果并不好。因?yàn)镃u的熔點(diǎn)低，會形成低熔點(diǎn)共晶體，從而使不銹鋼（或碳鋼）-鈦復(fù)合板的焊接工藝變得更復(fù)雜。

  b. 不銹鋼（或碳鋼）-鈦復(fù)合板的焊接主要采用下列兩種工藝：

   第一種焊接工藝是在焊縫上加蓋板，對接接頭的強(qiáng)度性能主要靠基層鋼焊縫來保證，而加蓋板的目的是用來防止浸蝕性介質(zhì)腐蝕焊接接頭。在焊縫和蓋板之間填加的填充材料，通常是Ag（Ag與Ti熔合得很好）或熔點(diǎn)較低的銀釬料，也可以填充環(huán)氧樹脂型聚合物。加填充材料的目的是提高接頭的耐蝕性。焊縫如圖5-40a所示的單面焊，也可以是如圖5-40b所示雙面焊。

   第二種焊接工藝是在鈦復(fù)層的坡口中鑲?cè)胍粚雍鼙〉碾y熔金屬襯片如圖5-41b，選擇厚度為0.1mm的鈮箔或鉬箔等。焊接不銹鋼（或碳鋼）-鈦復(fù)合板的復(fù)層時，采用鎢極氬弧焊，填加鈦焊絲，鈦絲直徑取決于鈦復(fù)層的厚度及坡口形式。鎢極電弧在鈦絲和鎢極之間燃燒，不要使電弧直接作用在鈮箔上，焊槍應(yīng)沿著鈦絲移動，鈦絲熔化結(jié)晶即形成不銹鋼（或碳鋼）-鈦復(fù)合板的焊縫。這種焊接工藝可以加蓋板，也可以不加蓋板。

  因?yàn)殁壍娜埸c(diǎn)高，鎢極電弧又不直接作用在鈮箔上，所以只有很少部分鈮被熔化。這樣防止了鋼與鈦的相互熔合，可以有效地防止界面處脆性相的形成。