一、鈦及鈦合(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(bu)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(tai)復(fu)(fu)合板復(fu)(fu)合方式大多采用爆炸法，其分類見表(biao)(biao)5-90，其力(li)學性能見表(biao)(biao)5-91。
二、不(bu)銹鋼（或碳鋼）-鈦(tai)及鈦(tai)合金的焊接(jie)性(xing)
不銹鋼（或(huo)碳鋼）與鈦(tai)及鈦(tai)合金焊(han)接(jie)時，焊(han)縫(feng)中易形成金屬間化合物（TiFe、TiFe2等(deng)），焊(han)接(jie)接(jie)頭塑性急劇(ju)下降而脆性大大提高。
隨著(zhu)溫度的(de)(de)升(sheng)高，鈦(tai)(tai)及鈦(tai)(tai)合金的(de)(de)吸氣(qi)(qi)(qi)（如氧、氫、氮）能力明顯(xian)提(ti)高。鈦(tai)(tai)從250℃開(kai)始(shi)吸收氫，從400℃開(kai)始(shi)吸收氧，從600℃開(kai)始(shi)吸收氮。焊(han)接區含有大量(liang)的(de)(de)空氣(qi)(qi)(qi)時(shi)，給(gei)鈦(tai)(tai)及鈦(tai)(tai)合金吸氣(qi)(qi)(qi)提(ti)供(gong)了(le)方便，在(zai)熔(rong)池凝固(gu)時(shi)，吸收的(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)來不及全部逸出，殘留在(zai)焊(han)縫內部的(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)就形成了(le)氣(qi)(qi)(qi)孔。所以，在(zai)焊(han)接環(huan)境(jing)中要使熔(rong)池和焊(han)縫金屬始(shi)終處于(yu)惰(duo)性氣(qi)(qi)(qi)體(ti)保護中，避免形成氣(qi)(qi)(qi)孔。
三、不銹鋼(gang)-鈦雙金(jin)屬結構的焊(han)接工(gong)藝
1. 不銹鋼與鈦及鈦合金雙金屬結構(gou)
鈦(tai)(tai)(tai)(tai)與(yu)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中的(de)(de)(de)鐵、鉻、鎳形成(cheng)多(duo)種(zhong)成(cheng)分復雜的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)間(jian)化(hua)合(he)物，故用熔(rong)焊方(fang)法無法實現這兩(liang)種(zhong)金(jin)屬(shu)直接焊接。但鈦(tai)(tai)(tai)(tai)可以(yi)與(yu)鋯、鉿(jia)、鈮、鉭、釩等五種(zhong)金(jin)屬(shu)相互固溶，可以(yi)進行焊接。而上述幾(ji)種(zhong)材料都很(hen)貴重，所以(yi)過渡(du)段中用它(ta)們做成(cheng)的(de)(de)(de)過渡(du)層很(hen)薄(bo)，例如，將(jiang)(jiang)一、二(er)種(zhong)中間(jian)金(jin)屬(shu)薄(bo)層軋(ya)制在鋼(gang)和鈦(tai)(tai)(tai)(tai)及(ji)其(qi)合(he)金(jin)之(zhi)間(jian)（如鈦(tai)(tai)(tai)(tai)或(huo)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)合(he)金(jin)-釩-銅-碳鋼(gang)或(huo)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)），用電子束焊接方(fang)法將(jiang)(jiang)過渡(du)段同不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)（或(huo)碳鋼(gang)）與(yu)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)及(ji)其(qi)合(he)金(jin)進行焊接，其(qi)示(shi)意圖如圖5-39所示(shi)。
2. 不銹鋼（或碳鋼）-鈦(tai)復合板的焊接(jie)工藝
a. 不(bu)銹鋼(gang)（或碳鋼(gang)）-鈦復合板的(de)復層(ceng)(ceng)（鈦）厚(hou)度(du)(du)一(yi)般為(wei)1.5～3.0mm，基(ji)層(ceng)(ceng)的(de)厚(hou)度(du)(du)為(wei)8～20mm。鈦復層(ceng)(ceng)和鋼(gang)基(ji)層(ceng)(ceng)之間如(ru)果(guo)不(bu)加(jia)入(ru)中間金屬(shu)層(ceng)(ceng)，經加(jia)熱后會(hui)產生脆性層(ceng)(ceng)，使不(bu)銹鋼(gang)（或碳鋼(gang)）-鈦復合板的(de)層(ceng)(ceng)間結合強(qiang)度(du)(du)降低。因(yin)此，可(ke)在(zai)鈦復層(ceng)(ceng)與鋼(gang)基(ji)層(ceng)(ceng)之間加(jia)入(ru)V、Nb或者V＋Cu等中間合金層(ceng)(ceng)。
通過加(jia)(jia)入各(ge)種中(zhong)間(jian)合(he)金層(ceng)(ceng)軋制的(de)鋼-鈦(tai)復(fu)合(he)板(ban)加(jia)(jia)熱后的(de)抗(kang)拉(la)強度見表(biao)5-92。從表(biao)中(zhong)可知，加(jia)(jia)入V作為中(zhong)間(jian)層(ceng)(ceng)的(de)效果最好。加(jia)(jia)雙金屬中(zhong)間(jian)層(ceng)(ceng)(V+Cu或Nb+Cu)的(de)結果并不好。因(yin)為Cu的(de)熔點(dian)低(di)，會形成低(di)熔點(dian)共晶體，從而使不銹(xiu)鋼（或碳鋼）-鈦(tai)復(fu)合(he)板(ban)的(de)焊接工(gong)藝變得(de)更復(fu)雜(za)。
b. 不(bu)銹鋼（或碳鋼）-鈦復(fu)合(he)板的焊接主要采用下列兩種(zhong)工藝：
第一種(zhong)焊(han)接工藝是(shi)(shi)在(zai)焊(han)縫上加(jia)蓋(gai)板，對接接頭(tou)的強度性能主要靠基(ji)層(ceng)鋼焊(han)縫來保證，而加(jia)蓋(gai)板的目(mu)(mu)的是(shi)(shi)用來防止浸(jin)蝕性介質腐(fu)蝕焊(han)接接頭(tou)。在(zai)焊(han)縫和蓋(gai)板之(zhi)間填(tian)(tian)加(jia)的填(tian)(tian)充材料，通常是(shi)(shi)Ag（Ag與Ti熔(rong)合得很好）或熔(rong)點較低的銀釬料，也可以(yi)(yi)填(tian)(tian)充環(huan)氧樹脂型聚合物。加(jia)填(tian)(tian)充材料的目(mu)(mu)的是(shi)(shi)提高接頭(tou)的耐蝕性。焊(han)縫如圖(tu)5-40a所(suo)示的單面焊(han)，也可以(yi)(yi)是(shi)(shi)如圖(tu)5-40b所(suo)示雙面焊(han)。
第二(er)種(zhong)焊(han)(han)(han)(han)接工(gong)藝是在鈦(tai)復層的坡口(kou)中鑲入一層很薄的難熔金屬襯片如圖5-41b，選擇厚度為(wei)0.1mm的鈮箔(bo)或(huo)(huo)鉬箔(bo)等。焊(han)(han)(han)(han)接不(bu)(bu)(bu)銹鋼（或(huo)(huo)碳鋼）-鈦(tai)復合板的復層時，采用鎢(wu)極氬弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)，填(tian)加(jia)鈦(tai)焊(han)(han)(han)(han)絲，鈦(tai)絲直(zhi)徑取決(jue)于鈦(tai)復層的厚度及坡口(kou)形式。鎢(wu)極電弧(hu)在鈦(tai)絲和鎢(wu)極之間燃燒，不(bu)(bu)(bu)要使(shi)電弧(hu)直(zhi)接作用在鈮箔(bo)上，焊(han)(han)(han)(han)槍應沿著鈦(tai)絲移動，鈦(tai)絲熔化結(jie)晶即形成(cheng)不(bu)(bu)(bu)銹鋼（或(huo)(huo)碳鋼）-鈦(tai)復合板的焊(han)(han)(han)(han)縫。這種(zhong)焊(han)(han)(han)(han)接工(gong)藝可以加(jia)蓋(gai)板，也可以不(bu)(bu)(bu)加(jia)蓋(gai)板。
因為鈮的熔(rong)點高，鎢(wu)極電弧又不直接(jie)作(zuo)用在鈮箔(bo)上，所以(yi)只有很(hen)少部分鈮被熔(rong)化。這樣防(fang)止了鋼(gang)與(yu)鈦的相互熔(rong)合，可以(yi)有效地(di)防(fang)止界面(mian)處脆性相的形成(cheng)。
