一、鈦及鈦合金的特點
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(gang)（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)合方式大多采用爆炸法(fa)，其分類(lei)見(jian)表5-90，其力(li)學性(xing)能見(jian)表5-91。
二、不銹鋼（或碳鋼）-鈦(tai)及(ji)鈦(tai)合金的焊接性
不銹鋼（或碳(tan)鋼）與鈦及(ji)鈦合金(jin)焊接時，焊縫中易形成金(jin)屬間(jian)化合物（TiFe、TiFe2等(deng)），焊接接頭塑性(xing)(xing)急劇下(xia)降而(er)脆性(xing)(xing)大大提高。
隨著溫度的升高(gao)，鈦及(ji)(ji)鈦合(he)金的吸(xi)氣(qi)(qi)(qi)（如氧、氫、氮）能力明顯提高(gao)。鈦從250℃開始吸(xi)收氫，從400℃開始吸(xi)收氧，從600℃開始吸(xi)收氮。焊(han)接(jie)區含有(you)大量的空(kong)氣(qi)(qi)(qi)時，給鈦及(ji)(ji)鈦合(he)金吸(xi)氣(qi)(qi)(qi)提供了(le)方便，在熔(rong)池凝固時，吸(xi)收的氣(qi)(qi)(qi)體(ti)來不及(ji)(ji)全部(bu)逸(yi)出，殘留在焊(han)縫(feng)內部(bu)的氣(qi)(qi)(qi)體(ti)就(jiu)形(xing)成了(le)氣(qi)(qi)(qi)孔(kong)。所以，在焊(han)接(jie)環境中要使(shi)熔(rong)池和焊(han)縫(feng)金屬始終處于惰性(xing)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)保(bao)護中，避免形(xing)成氣(qi)(qi)(qi)孔(kong)。
三、不銹鋼-鈦雙金(jin)屬(shu)結構的焊接(jie)工藝
1. 不(bu)銹鋼(gang)與鈦及鈦合金(jin)雙金(jin)屬結(jie)構(gou)
鈦(tai)與(yu)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)的鐵(tie)、鉻、鎳(nie)形成多種成分(fen)復雜(za)的金(jin)(jin)屬(shu)間(jian)化合(he)物(wu)，故用(yong)(yong)熔焊方法(fa)無法(fa)實現這兩種金(jin)(jin)屬(shu)直接(jie)焊接(jie)。但鈦(tai)可以與(yu)鋯、鉿(jia)、鈮、鉭(tan)、釩等五種金(jin)(jin)屬(shu)相互固(gu)溶，可以進(jin)行(xing)焊接(jie)。而上述(shu)幾種材(cai)料都很貴(gui)重，所以過(guo)(guo)渡(du)段中(zhong)用(yong)(yong)它們做成的過(guo)(guo)渡(du)層(ceng)很薄，例如，將(jiang)一、二種中(zhong)間(jian)金(jin)(jin)屬(shu)薄層(ceng)軋(ya)制在鋼(gang)和鈦(tai)及其(qi)合(he)金(jin)(jin)之間(jian)（如鈦(tai)或(huo)鈦(tai)合(he)金(jin)(jin)-釩-銅-碳鋼(gang)或(huo)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)），用(yong)(yong)電子束焊接(jie)方法(fa)將(jiang)過(guo)(guo)渡(du)段同不(bu)銹(xiu)鋼(gang)（或(huo)碳鋼(gang)）與(yu)鈦(tai)及其(qi)合(he)金(jin)(jin)進(jin)行(xing)焊接(jie)，其(qi)示(shi)意(yi)圖如圖5-39所示(shi)。
2. 不銹鋼（或碳鋼）-鈦復(fu)合板的焊接工藝
a. 不銹鋼(gang)（或碳鋼(gang)）-鈦(tai)復(fu)(fu)合(he)板的復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)（鈦(tai)）厚(hou)度(du)一(yi)般為(wei)1.5～3.0mm，基層(ceng)(ceng)的厚(hou)度(du)為(wei)8～20mm。鈦(tai)復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)和鋼(gang)基層(ceng)(ceng)之間(jian)如(ru)果不加(jia)入中間(jian)金(jin)屬層(ceng)(ceng)，經加(jia)熱后會產生脆性層(ceng)(ceng)，使(shi)不銹鋼(gang)（或碳鋼(gang)）-鈦(tai)復(fu)(fu)合(he)板的層(ceng)(ceng)間(jian)結合(he)強度(du)降低。因此，可在(zai)鈦(tai)復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)與鋼(gang)基層(ceng)(ceng)之間(jian)加(jia)入V、Nb或者V＋Cu等中間(jian)合(he)金(jin)層(ceng)(ceng)。
通過加(jia)入各種中(zhong)間(jian)(jian)合(he)金層(ceng)軋制的(de)(de)(de)鋼(gang)-鈦復合(he)板加(jia)熱后(hou)的(de)(de)(de)抗拉強度見表5-92。從表中(zhong)可知，加(jia)入V作為(wei)中(zhong)間(jian)(jian)層(ceng)的(de)(de)(de)效果最好。加(jia)雙(shuang)金屬中(zhong)間(jian)(jian)層(ceng)(V+Cu或Nb+Cu)的(de)(de)(de)結果并不好。因為(wei)Cu的(de)(de)(de)熔點(dian)低(di)，會形成低(di)熔點(dian)共晶體，從而使不銹鋼(gang)（或碳(tan)鋼(gang)）-鈦復合(he)板的(de)(de)(de)焊接工藝變得更復雜。
b. 不銹鋼（或(huo)碳鋼）-鈦復(fu)合板的焊接主要采用下列(lie)兩種工藝：
第一種焊接(jie)工藝(yi)是(shi)在焊縫(feng)上加蓋(gai)板(ban)，對(dui)接(jie)接(jie)頭的(de)強度(du)性能主要靠基層鋼(gang)焊縫(feng)來保證，而加蓋(gai)板(ban)的(de)目的(de)是(shi)用來防止浸蝕(shi)性介質腐蝕(shi)焊接(jie)接(jie)頭。在焊縫(feng)和蓋(gai)板(ban)之間填加的(de)填充材料(liao)(liao)，通常是(shi)Ag（Ag與Ti熔(rong)(rong)合(he)得很好）或(huo)熔(rong)(rong)點較低的(de)銀(yin)釬(han)料(liao)(liao)，也(ye)可以填充環氧樹脂型聚(ju)合(he)物。加填充材料(liao)(liao)的(de)目的(de)是(shi)提高接(jie)頭的(de)耐蝕(shi)性。焊縫(feng)如圖5-40a所示的(de)單面(mian)焊，也(ye)可以是(shi)如圖5-40b所示雙面(mian)焊。
第二(er)種焊(han)(han)接(jie)工藝(yi)是(shi)在(zai)鈦(tai)(tai)(tai)復(fu)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)坡口(kou)中鑲入一層(ceng)很薄的(de)(de)(de)(de)難熔金屬襯(chen)片如圖5-41b，選擇厚度為0.1mm的(de)(de)(de)(de)鈮箔或鉬箔等。焊(han)(han)接(jie)不銹鋼(gang)(gang)(gang)（或碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)）-鈦(tai)(tai)(tai)復(fu)合(he)板(ban)的(de)(de)(de)(de)復(fu)層(ceng)時，采(cai)用(yong)鎢(wu)極氬弧(hu)焊(han)(han)，填加(jia)鈦(tai)(tai)(tai)焊(han)(han)絲(si)(si)，鈦(tai)(tai)(tai)絲(si)(si)直(zhi)徑取決于鈦(tai)(tai)(tai)復(fu)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)厚度及(ji)坡口(kou)形式。鎢(wu)極電弧(hu)在(zai)鈦(tai)(tai)(tai)絲(si)(si)和鎢(wu)極之間(jian)燃燒，不要使(shi)電弧(hu)直(zhi)接(jie)作用(yong)在(zai)鈮箔上，焊(han)(han)槍(qiang)應(ying)沿(yan)著鈦(tai)(tai)(tai)絲(si)(si)移動，鈦(tai)(tai)(tai)絲(si)(si)熔化結晶即形成不銹鋼(gang)(gang)(gang)（或碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)）-鈦(tai)(tai)(tai)復(fu)合(he)板(ban)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)縫。這種焊(han)(han)接(jie)工藝(yi)可以加(jia)蓋(gai)(gai)板(ban)，也可以不加(jia)蓋(gai)(gai)板(ban)。
因(yin)為(wei)鈮(ni)的熔(rong)點高，鎢極(ji)電弧又不直(zhi)接作用在(zai)鈮(ni)箔上，所以只有很少部分鈮(ni)被熔(rong)化(hua)。這樣防止了鋼與鈦的相(xiang)互(hu)熔(rong)合(he)，可以有效地防止界面(mian)處脆性相(xiang)的形成。
