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-鈦復(fu)合板復(fu)合方式大多采用爆(bao)炸(zha)法，其分類見表5-90，其力學性能見表5-91。
二、不(bu)銹鋼(gang)（或碳鋼(gang)）-鈦(tai)及鈦(tai)合金的焊接性
不銹鋼（或碳鋼）與鈦及鈦合(he)金焊接(jie)時，焊縫中易形成(cheng)金屬(shu)間化(hua)合(he)物(wu)（TiFe、TiFe2等(deng)），焊接(jie)接(jie)頭塑性急劇下降(jiang)而脆性大(da)大(da)提高。
隨著溫度的(de)(de)升高，鈦(tai)及鈦(tai)合(he)金(jin)的(de)(de)吸(xi)(xi)氣（如氧、氫(qing)、氮）能力明顯提高。鈦(tai)從(cong)250℃開(kai)始吸(xi)(xi)收氫(qing)，從(cong)400℃開(kai)始吸(xi)(xi)收氧，從(cong)600℃開(kai)始吸(xi)(xi)收氮。焊(han)接區含有(you)大量的(de)(de)空氣時(shi)，給鈦(tai)及鈦(tai)合(he)金(jin)吸(xi)(xi)氣提供(gong)了方便，在(zai)(zai)熔(rong)池凝固時(shi)，吸(xi)(xi)收的(de)(de)氣體來不及全部(bu)逸出，殘留在(zai)(zai)焊(han)縫內部(bu)的(de)(de)氣體就形(xing)成(cheng)了氣孔。所(suo)以，在(zai)(zai)焊(han)接環境中要(yao)使熔(rong)池和焊(han)縫金(jin)屬始終處于惰性氣體保(bao)護中，避免(mian)形(xing)成(cheng)氣孔。
三(san)、不銹鋼-鈦(tai)雙金(jin)屬結構的焊接工藝
1. 不(bu)銹鋼(gang)與鈦及鈦合金雙(shuang)金屬結構
鈦(tai)與不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)中(zhong)的鐵、鉻、鎳形(xing)成多種(zhong)(zhong)成分復雜的金(jin)屬間化(hua)合物，故(gu)用熔焊(han)方(fang)法無(wu)法實現這(zhe)兩(liang)種(zhong)(zhong)金(jin)屬直接焊(han)接。但鈦(tai)可以(yi)與鋯(gao)、鉿、鈮、鉭、釩(fan)等五種(zhong)(zhong)金(jin)屬相(xiang)互固溶，可以(yi)進行焊(han)接。而(er)上述幾種(zhong)(zhong)材料都很(hen)貴(gui)重，所以(yi)過(guo)渡段中(zhong)用它們做成的過(guo)渡層很(hen)薄(bo)，例如(ru)，將一、二種(zhong)(zhong)中(zhong)間金(jin)屬薄(bo)層軋(ya)制在鋼(gang)(gang)和(he)鈦(tai)及(ji)其合金(jin)之間（如(ru)鈦(tai)或(huo)鈦(tai)合金(jin)-釩(fan)-銅(tong)-碳鋼(gang)(gang)或(huo)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)），用電子束焊(han)接方(fang)法將過(guo)渡段同(tong)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)（或(huo)碳鋼(gang)(gang)）與鈦(tai)及(ji)其合金(jin)進行焊(han)接，其示意(yi)圖(tu)如(ru)圖(tu)5-39所示。
2. 不銹鋼(gang)（或碳鋼(gang)）-鈦復合(he)板(ban)的焊接工藝
a. 不(bu)銹鋼(gang)（或碳鋼(gang)）-鈦(tai)(tai)復合(he)(he)板的(de)復層(ceng)(ceng)(ceng)（鈦(tai)(tai)）厚度一般(ban)為(wei)1.5～3.0mm，基層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)厚度為(wei)8～20mm。鈦(tai)(tai)復層(ceng)(ceng)(ceng)和鋼(gang)基層(ceng)(ceng)(ceng)之間如果不(bu)加(jia)入中間金屬層(ceng)(ceng)(ceng)，經(jing)加(jia)熱(re)后(hou)會(hui)產生脆性層(ceng)(ceng)(ceng)，使不(bu)銹鋼(gang)（或碳鋼(gang)）-鈦(tai)(tai)復合(he)(he)板的(de)層(ceng)(ceng)(ceng)間結合(he)(he)強度降低。因此(ci)，可在鈦(tai)(tai)復層(ceng)(ceng)(ceng)與鋼(gang)基層(ceng)(ceng)(ceng)之間加(jia)入V、Nb或者V＋Cu等中間合(he)(he)金層(ceng)(ceng)(ceng)。
通(tong)過加(jia)入各種中(zhong)間合金層軋制的(de)鋼-鈦復合板加(jia)熱(re)后的(de)抗拉(la)強度(du)見表5-92。從(cong)表中(zhong)可知，加(jia)入V作為(wei)中(zhong)間層的(de)效果最好。加(jia)雙(shuang)金屬(shu)中(zhong)間層(V+Cu或(huo)(huo)Nb+Cu)的(de)結果并不好。因(yin)為(wei)Cu的(de)熔點低(di)，會(hui)形成低(di)熔點共晶體，從(cong)而使不銹(xiu)鋼（或(huo)(huo)碳(tan)鋼）-鈦復合板的(de)焊接(jie)工藝變得(de)更復雜。
b. 不銹(xiu)鋼（或碳(tan)鋼）-鈦復合板(ban)的(de)焊接主要(yao)采用下(xia)列兩種工(gong)藝(yi)：
第一(yi)種(zhong)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)工藝(yi)是(shi)(shi)(shi)在(zai)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)上加(jia)(jia)蓋(gai)板，對(dui)接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)(de)強(qiang)度(du)性(xing)(xing)能(neng)主(zhu)要(yao)靠基層鋼焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)來(lai)保證，而加(jia)(jia)蓋(gai)板的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)(shi)(shi)用來(lai)防止浸(jin)蝕性(xing)(xing)介質(zhi)腐(fu)蝕焊(han)(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)。在(zai)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)和蓋(gai)板之間填(tian)加(jia)(jia)的(de)(de)填(tian)充材(cai)(cai)料(liao)，通常是(shi)(shi)(shi)Ag（Ag與Ti熔合得很好）或熔點(dian)較低的(de)(de)銀釬(han)料(liao)，也(ye)(ye)可以(yi)填(tian)充環氧樹脂型聚合物。加(jia)(jia)填(tian)充材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)(shi)(shi)提高接(jie)頭(tou)的(de)(de)耐蝕性(xing)(xing)。焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)如(ru)圖5-40a所示的(de)(de)單(dan)面焊(han)(han)(han)(han)，也(ye)(ye)可以(yi)是(shi)(shi)(shi)如(ru)圖5-40b所示雙面焊(han)(han)(han)(han)。
第二(er)種(zhong)(zhong)焊(han)接(jie)(jie)工藝(yi)(yi)是(shi)在(zai)鈦(tai)(tai)復(fu)(fu)層(ceng)的(de)(de)坡口(kou)中鑲入一層(ceng)很薄的(de)(de)難(nan)熔(rong)金屬襯(chen)片如圖5-41b，選擇厚度為0.1mm的(de)(de)鈮箔或(huo)鉬箔等(deng)。焊(han)接(jie)(jie)不銹鋼（或(huo)碳鋼）-鈦(tai)(tai)復(fu)(fu)合板的(de)(de)復(fu)(fu)層(ceng)時(shi)，采用鎢(wu)(wu)極氬(ya)弧焊(han)，填加(jia)(jia)鈦(tai)(tai)焊(han)絲，鈦(tai)(tai)絲直徑取(qu)決于鈦(tai)(tai)復(fu)(fu)層(ceng)的(de)(de)厚度及坡口(kou)形(xing)式。鎢(wu)(wu)極電(dian)弧在(zai)鈦(tai)(tai)絲和鎢(wu)(wu)極之間燃燒，不要使電(dian)弧直接(jie)(jie)作用在(zai)鈮箔上，焊(han)槍(qiang)應(ying)沿著(zhu)鈦(tai)(tai)絲移動，鈦(tai)(tai)絲熔(rong)化結晶即形(xing)成不銹鋼（或(huo)碳鋼）-鈦(tai)(tai)復(fu)(fu)合板的(de)(de)焊(han)縫。這種(zhong)(zhong)焊(han)接(jie)(jie)工藝(yi)(yi)可以(yi)加(jia)(jia)蓋(gai)板，也可以(yi)不加(jia)(jia)蓋(gai)板。
因(yin)為(wei)鈮的(de)(de)熔點(dian)高，鎢極電(dian)弧又不直(zhi)接作用在(zai)鈮箔上，所以只有很少部分鈮被熔化。這樣防止了鋼與鈦的(de)(de)相互熔合，可以有效地防止界面(mian)處脆性相的(de)(de)形成。
