一、鈦及(ji)鈦合金的(de)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(he)板復(fu)合(he)方式大(da)多采用爆炸法，其分類見表5-90，其力(li)學性能見表5-91。
二、不銹鋼（或碳鋼）-鈦及鈦合金的(de)焊接性(xing)
不銹(xiu)鋼（或碳鋼）與鈦及鈦合(he)金焊(han)接時，焊(han)縫中(zhong)易形成金屬間化(hua)合(he)物（TiFe、TiFe2等），焊(han)接接頭塑(su)性(xing)急劇下降(jiang)而脆性(xing)大(da)大(da)提(ti)高。
隨著溫度的(de)(de)升高(gao)，鈦及鈦合金的(de)(de)吸(xi)氣(qi)(qi)（如氧、氫、氮）能(neng)力(li)明顯提高(gao)。鈦從250℃開(kai)始吸(xi)收氫，從400℃開(kai)始吸(xi)收氧，從600℃開(kai)始吸(xi)收氮。焊接(jie)區含(han)有(you)大量的(de)(de)空氣(qi)(qi)時(shi)，給(gei)鈦及鈦合金吸(xi)氣(qi)(qi)提供了(le)方便，在(zai)熔池(chi)凝固(gu)時(shi)，吸(xi)收的(de)(de)氣(qi)(qi)體來不及全(quan)部逸出，殘留在(zai)焊縫內部的(de)(de)氣(qi)(qi)體就形成了(le)氣(qi)(qi)孔(kong)。所以，在(zai)焊接(jie)環境中(zhong)要(yao)使熔池(chi)和焊縫金屬始終處于惰性(xing)氣(qi)(qi)體保護中(zhong)，避免(mian)形成氣(qi)(qi)孔(kong)。
三(san)、不銹鋼(gang)-鈦雙(shuang)金屬(shu)結構的焊接工藝(yi)
1. 不銹鋼與鈦(tai)及鈦(tai)合金(jin)(jin)雙金(jin)(jin)屬結構
鈦(tai)(tai)(tai)與不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)中的(de)鐵、鉻、鎳形成多種成分復雜的(de)金(jin)屬(shu)間(jian)化(hua)合(he)物，故用(yong)熔(rong)焊(han)方法(fa)無法(fa)實現這(zhe)兩種金(jin)屬(shu)直接(jie)(jie)焊(han)接(jie)(jie)。但鈦(tai)(tai)(tai)可(ke)以(yi)與鋯(gao)、鉿、鈮、鉭(tan)、釩等(deng)五種金(jin)屬(shu)相互固溶，可(ke)以(yi)進(jin)行(xing)焊(han)接(jie)(jie)。而上述幾種材料都(dou)很貴重，所以(yi)過(guo)(guo)渡(du)(du)段(duan)中用(yong)它們做成的(de)過(guo)(guo)渡(du)(du)層(ceng)很薄，例(li)如(ru)，將(jiang)一(yi)、二(er)種中間(jian)金(jin)屬(shu)薄層(ceng)軋制在鋼(gang)(gang)和鈦(tai)(tai)(tai)及(ji)其(qi)合(he)金(jin)之間(jian)（如(ru)鈦(tai)(tai)(tai)或(huo)鈦(tai)(tai)(tai)合(he)金(jin)-釩-銅(tong)-碳鋼(gang)(gang)或(huo)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)），用(yong)電子束焊(han)接(jie)(jie)方法(fa)將(jiang)過(guo)(guo)渡(du)(du)段(duan)同不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)（或(huo)碳鋼(gang)(gang)）與鈦(tai)(tai)(tai)及(ji)其(qi)合(he)金(jin)進(jin)行(xing)焊(han)接(jie)(jie)，其(qi)示意圖如(ru)圖5-39所示。
2. 不銹鋼(gang)（或碳鋼(gang)）-鈦復合板(ban)的焊接工(gong)藝
a. 不銹鋼(gang)(gang)(gang)（或碳鋼(gang)(gang)(gang)）-鈦復合板的(de)復層(ceng)（鈦）厚度(du)一般為1.5～3.0mm，基(ji)層(ceng)的(de)厚度(du)為8～20mm。鈦復層(ceng)和鋼(gang)(gang)(gang)基(ji)層(ceng)之間(jian)如果不加(jia)(jia)入中(zhong)間(jian)金(jin)屬(shu)層(ceng)，經加(jia)(jia)熱后會(hui)產生脆性層(ceng)，使不銹鋼(gang)(gang)(gang)（或碳鋼(gang)(gang)(gang)）-鈦復合板的(de)層(ceng)間(jian)結合強度(du)降低(di)。因此，可在鈦復層(ceng)與鋼(gang)(gang)(gang)基(ji)層(ceng)之間(jian)加(jia)(jia)入V、Nb或者(zhe)V＋Cu等(deng)中(zhong)間(jian)合金(jin)層(ceng)。
通過(guo)加入各(ge)種中(zhong)間合金層(ceng)(ceng)軋制的鋼(gang)-鈦復合板加熱后的抗(kang)拉強度(du)見表5-92。從(cong)表中(zhong)可(ke)知，加入V作(zuo)為中(zhong)間層(ceng)(ceng)的效果最好。加雙(shuang)金屬中(zhong)間層(ceng)(ceng)(V+Cu或(huo)Nb+Cu)的結(jie)果并(bing)不好。因(yin)為Cu的熔(rong)點(dian)低，會形成(cheng)低熔(rong)點(dian)共晶體，從(cong)而(er)使不銹鋼(gang)（或(huo)碳鋼(gang)）-鈦復合板的焊(han)接工藝變得(de)更復雜。
b. 不銹(xiu)鋼（或碳鋼）-鈦(tai)復合板的焊(han)接(jie)主(zhu)要采用(yong)下(xia)列兩種(zhong)工(gong)藝：
第一(yi)種(zhong)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)工(gong)藝是(shi)在焊(han)(han)(han)縫上加蓋板，對接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)的(de)強度性能(neng)主(zhu)要靠基層鋼焊(han)(han)(han)縫來保(bao)證(zheng)，而加蓋板的(de)目(mu)的(de)是(shi)用(yong)來防止(zhi)浸蝕性介質腐(fu)蝕焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)。在焊(han)(han)(han)縫和蓋板之(zhi)間(jian)填(tian)加的(de)填(tian)充材料，通(tong)常是(shi)Ag（Ag與Ti熔(rong)合得很好(hao)）或熔(rong)點較低的(de)銀釬(han)料，也可以填(tian)充環(huan)氧樹(shu)脂型聚合物。加填(tian)充材料的(de)目(mu)的(de)是(shi)提高接(jie)(jie)頭(tou)的(de)耐蝕性。焊(han)(han)(han)縫如圖(tu)5-40a所(suo)示(shi)的(de)單面(mian)焊(han)(han)(han)，也可以是(shi)如圖(tu)5-40b所(suo)示(shi)雙面(mian)焊(han)(han)(han)。
第(di)二種焊(han)(han)接(jie)(jie)工藝是在鈦(tai)復(fu)層(ceng)的(de)坡(po)口中鑲入一層(ceng)很(hen)薄(bo)的(de)難(nan)熔金屬襯片(pian)如圖5-41b，選擇厚度為0.1mm的(de)鈮(ni)箔或鉬(mu)箔等。焊(han)(han)接(jie)(jie)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼（或碳鋼）-鈦(tai)復(fu)合板(ban)的(de)復(fu)層(ceng)時，采用(yong)鎢(wu)極(ji)氬弧焊(han)(han)，填(tian)加(jia)鈦(tai)焊(han)(han)絲(si)，鈦(tai)絲(si)直徑取(qu)決于鈦(tai)復(fu)層(ceng)的(de)厚度及坡(po)口形式(shi)。鎢(wu)極(ji)電(dian)弧在鈦(tai)絲(si)和(he)鎢(wu)極(ji)之間(jian)燃燒(shao)，不(bu)(bu)要使電(dian)弧直接(jie)(jie)作用(yong)在鈮(ni)箔上，焊(han)(han)槍應(ying)沿著鈦(tai)絲(si)移動，鈦(tai)絲(si)熔化結晶(jing)即(ji)形成不(bu)(bu)銹(xiu)鋼（或碳鋼）-鈦(tai)復(fu)合板(ban)的(de)焊(han)(han)縫(feng)。這種焊(han)(han)接(jie)(jie)工藝可(ke)以加(jia)蓋板(ban)，也可(ke)以不(bu)(bu)加(jia)蓋板(ban)。
因(yin)為鈮(ni)(ni)的(de)熔點高，鎢極電弧又(you)不直接(jie)作用(yong)在鈮(ni)(ni)箔上(shang)，所以(yi)只有(you)很(hen)少(shao)部分鈮(ni)(ni)被熔化。這樣(yang)防(fang)止(zhi)了鋼與鈦的(de)相(xiang)互熔合，可(ke)以(yi)有(you)效(xiao)地防(fang)止(zhi)界面處脆性相(xiang)的(de)形成。
