一、鈦(tai)及鈦(tai)合(he)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(xiu)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-鈦復合板復合方式大多采用爆炸法，其分類見(jian)表5-90，其力學性能見(jian)表5-91。
二、不(bu)銹(xiu)鋼(gang)（或碳鋼(gang)）-鈦及鈦合金的(de)焊接性
不銹(xiu)鋼（或碳(tan)鋼）與鈦及(ji)鈦合金焊(han)接(jie)時，焊(han)縫中易(yi)形成金屬間化合物（TiFe、TiFe2等），焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)塑性急劇下降而脆性大大提高。
隨著溫度的(de)升高，鈦(tai)(tai)及鈦(tai)(tai)合(he)金(jin)的(de)吸氣(qi)(qi)(qi)(qi)（如氧、氫、氮(dan)）能力明(ming)顯提(ti)高。鈦(tai)(tai)從(cong)250℃開始吸收(shou)氫，從(cong)400℃開始吸收(shou)氧，從(cong)600℃開始吸收(shou)氮(dan)。焊接區(qu)含有大(da)量(liang)的(de)空氣(qi)(qi)(qi)(qi)時(shi)，給鈦(tai)(tai)及鈦(tai)(tai)合(he)金(jin)吸氣(qi)(qi)(qi)(qi)提(ti)供了(le)方(fang)便，在熔池凝固時(shi)，吸收(shou)的(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)來不及全(quan)部(bu)逸出，殘留(liu)在焊縫內部(bu)的(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)就形成了(le)氣(qi)(qi)(qi)(qi)孔。所以(yi)，在焊接環境中要使熔池和焊縫金(jin)屬始終處于(yu)惰性氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)保護中，避免形成氣(qi)(qi)(qi)(qi)孔。
三、不銹鋼-鈦雙金屬(shu)結構的焊接工藝
1. 不銹(xiu)鋼(gang)與鈦(tai)及鈦(tai)合金(jin)雙金(jin)屬結構(gou)
鈦(tai)(tai)(tai)與(yu)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中的鐵、鉻、鎳形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)多種(zhong)(zhong)成(cheng)(cheng)(cheng)分復雜(za)的金(jin)屬間(jian)(jian)化合物，故用(yong)熔焊(han)方法無法實現這兩種(zhong)(zhong)金(jin)屬直(zhi)接(jie)焊(han)接(jie)。但(dan)鈦(tai)(tai)(tai)可以與(yu)鋯、鉿、鈮(ni)、鉭、釩(fan)等五種(zhong)(zhong)金(jin)屬相互固(gu)溶，可以進行(xing)焊(han)接(jie)。而上述幾種(zhong)(zhong)材(cai)料都很貴重，所(suo)以過(guo)渡(du)段(duan)中用(yong)它(ta)們做成(cheng)(cheng)(cheng)的過(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)很薄(bo)(bo)，例如，將一、二種(zhong)(zhong)中間(jian)(jian)金(jin)屬薄(bo)(bo)層(ceng)(ceng)軋制在鋼(gang)和鈦(tai)(tai)(tai)及(ji)其(qi)(qi)合金(jin)之間(jian)(jian)（如鈦(tai)(tai)(tai)或鈦(tai)(tai)(tai)合金(jin)-釩(fan)-銅-碳(tan)鋼(gang)或不(bu)銹(xiu)鋼(gang)），用(yong)電子(zi)束焊(han)接(jie)方法將過(guo)渡(du)段(duan)同不(bu)銹(xiu)鋼(gang)（或碳(tan)鋼(gang)）與(yu)鈦(tai)(tai)(tai)及(ji)其(qi)(qi)合金(jin)進行(xing)焊(han)接(jie)，其(qi)(qi)示意圖如圖5-39所(suo)示。
2. 不銹鋼(gang)（或碳鋼(gang)）-鈦(tai)復合板的(de)焊接工(gong)藝
a. 不(bu)銹鋼（或(huo)(huo)碳鋼）-鈦(tai)復(fu)合(he)板(ban)的(de)復(fu)層(ceng)(ceng)（鈦(tai)）厚度一般為(wei)1.5～3.0mm，基(ji)層(ceng)(ceng)的(de)厚度為(wei)8～20mm。鈦(tai)復(fu)層(ceng)(ceng)和鋼基(ji)層(ceng)(ceng)之(zhi)間(jian)(jian)如(ru)果不(bu)加(jia)入中(zhong)間(jian)(jian)金屬層(ceng)(ceng)，經加(jia)熱后會產生脆性(xing)層(ceng)(ceng)，使不(bu)銹鋼（或(huo)(huo)碳鋼）-鈦(tai)復(fu)合(he)板(ban)的(de)層(ceng)(ceng)間(jian)(jian)結合(he)強度降低。因此，可在鈦(tai)復(fu)層(ceng)(ceng)與鋼基(ji)層(ceng)(ceng)之(zhi)間(jian)(jian)加(jia)入V、Nb或(huo)(huo)者V＋Cu等(deng)中(zhong)間(jian)(jian)合(he)金層(ceng)(ceng)。
通過加(jia)(jia)入各種中(zhong)(zhong)間(jian)合金層(ceng)軋制的(de)鋼(gang)-鈦(tai)復合板加(jia)(jia)熱(re)后的(de)抗拉強(qiang)度見表5-92。從表中(zhong)(zhong)可知，加(jia)(jia)入V作為(wei)中(zhong)(zhong)間(jian)層(ceng)的(de)效果最好。加(jia)(jia)雙金屬中(zhong)(zhong)間(jian)層(ceng)(V+Cu或Nb+Cu)的(de)結果并不好。因為(wei)Cu的(de)熔(rong)點(dian)低，會形成低熔(rong)點(dian)共晶(jing)體，從而使(shi)不銹(xiu)鋼(gang)（或碳鋼(gang)）-鈦(tai)復合板的(de)焊接工藝(yi)變得更(geng)復雜。
b. 不銹鋼(gang)(gang)（或碳鋼(gang)(gang)）-鈦復合板的(de)焊接(jie)主要(yao)采用下列兩(liang)種工藝(yi)：
第一(yi)種焊(han)(han)接工藝(yi)是在焊(han)(han)縫上加(jia)蓋板，對(dui)接接頭(tou)的(de)強度性能主要靠基層鋼焊(han)(han)縫來保證，而加(jia)蓋板的(de)目(mu)的(de)是用來防止(zhi)浸(jin)蝕(shi)性介(jie)質腐蝕(shi)焊(han)(han)接接頭(tou)。在焊(han)(han)縫和蓋板之間填(tian)加(jia)的(de)填(tian)充材(cai)料，通(tong)常是Ag（Ag與Ti熔(rong)合得很好(hao)）或熔(rong)點較低(di)的(de)銀釬料，也(ye)可以填(tian)充環氧(yang)樹脂型聚合物。加(jia)填(tian)充材(cai)料的(de)目(mu)的(de)是提高接頭(tou)的(de)耐蝕(shi)性。焊(han)(han)縫如(ru)圖5-40a所示的(de)單面焊(han)(han)，也(ye)可以是如(ru)圖5-40b所示雙面焊(han)(han)。
第二種(zhong)焊(han)(han)接工(gong)藝(yi)是在鈦(tai)(tai)復層的(de)坡(po)口中鑲入一(yi)層很薄(bo)的(de)難熔金(jin)屬(shu)襯(chen)片如(ru)圖(tu)5-41b，選擇厚(hou)度為0.1mm的(de)鈮箔(bo)或(huo)(huo)鉬箔(bo)等。焊(han)(han)接不銹鋼(gang)(gang)（或(huo)(huo)碳鋼(gang)(gang)）-鈦(tai)(tai)復合(he)板的(de)復層時，采用鎢(wu)(wu)(wu)極(ji)氬弧焊(han)(han)，填加鈦(tai)(tai)焊(han)(han)絲，鈦(tai)(tai)絲直(zhi)徑取決于鈦(tai)(tai)復層的(de)厚(hou)度及(ji)坡(po)口形(xing)式。鎢(wu)(wu)(wu)極(ji)電弧在鈦(tai)(tai)絲和鎢(wu)(wu)(wu)極(ji)之(zhi)間(jian)燃燒，不要使電弧直(zhi)接作用在鈮箔(bo)上，焊(han)(han)槍應沿著鈦(tai)(tai)絲移動，鈦(tai)(tai)絲熔化結晶即形(xing)成不銹鋼(gang)(gang)（或(huo)(huo)碳鋼(gang)(gang)）-鈦(tai)(tai)復合(he)板的(de)焊(han)(han)縫。這種(zhong)焊(han)(han)接工(gong)藝(yi)可(ke)以加蓋板，也可(ke)以不加蓋板。
因(yin)為鈮的(de)(de)熔(rong)(rong)點高，鎢(wu)極電弧又不直接(jie)作(zuo)用在鈮箔上，所以只(zhi)有很少(shao)部(bu)分(fen)鈮被熔(rong)(rong)化。這樣防止了鋼(gang)與鈦的(de)(de)相互熔(rong)(rong)合，可(ke)以有效地防止界面處(chu)脆性相的(de)(de)形成。
