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1、特点： 钛及钛合金密度小，热膨胀系数小（4.5 g/cm-3），道导热性差，摩擦系数大，弹性模量较低，不利于结构的刚度。工业纯钛有很高的化学活性，生成致密氧化膜，在不同条件下(酸、碱、温度)有很好的耐蚀性（500 ）。 强度高，良好的塑性和韧性，足够的抗腐蚀性和高温强度，最为突出的特点是比强度高。 因而，在石油、化工、航空航天以及原子能工业生产中得到了广泛应用，尤其是钢+铁的双金属焊接结构应用更为广泛。 因此，对钢与钛焊接的研究更为迫切。,钛及其合金的焊接,1、钛合金特点、分类及性能,钛合金 的分类,工业纯钛（ TA1，TA2，TA3）,钛合金,钛合金（TA4，TA5，TA6.）,钛合金（TB
2、1，TB2 .）,钛合金（TC1，TC2，TC3.）,1、钛合金特点、分类及性能,工业纯钛（ TA1，TA2，TA3） Ti在885以下为密排六方钛合金 Ti在885以上为体心立方钛合金 Ti在885发生同素异构转变 纯钛中杂质：H、O、Fe、Si、C、N等 O、N、H形成间隙固溶体，Fe、Si等形成置换固溶体，固溶强化（强度、硬度提高，塑性、韧性下降），但H使钛的冲击韧性急剧下降，氢脆。,钛合金 钛合金：加入Al、稳定相，中性元素Sn、Zr。 加入Al 5，再结晶温度600 800 ，耐热性提高，减少H的敏感性，过多（7），Ti3Al相脆性。 钛合金高温强度高、韧性好，抗氧化能力强，焊接性好
3、，组织稳定，但加工性比钛合金和钛合金差，不同进行热处理强化，只是600 700 退火消除加工硬化， 500 600 不完全退火消除焊接残余应力。 钛合金：含有稳定元素，含Mo、V、Cr。通过时效热处理，单一相加工性能良好，但高温性能差，焊接性很差，易于形成冷裂纹，焊接结构中很少用。,1、钛合金特点、分类及性能,钛合金 钛合金：两相，含有Al，稳定相，中性元素Sn、Zr， 相稳定元素（6）。 具有和相的优点，即高温变形能力和热加工性，又可热处理提高强度。 TC4（Ti6Al4V）是广泛应用的钛合金，不同热处理下两相比例、性质、形态不同。具有良好的压力加工性和焊接性。,1、钛合金特点、分类及性能,
4、国外在20 世纪50年代就开始进行研究. 美国在1956 年第一次对钛与钢直接进行点焊,由于接头发脆没有成功。 一般认为铁在-Ti 中溶解度极小,这样在钛-铁焊缝中除了有铁在-Ti 中的固溶体外,还形成了脆性的TiFe 型-金属间化合物,这些相的硬度达Hv600 ,有的甚至到Hv8001050 ,致使焊缝发脆,在冷却过程中形成裂纹,TiFe 型及TiC 等脆性相是导致焊缝开裂的主要原因。 为使钛与铁能焊在一起,必须在焊接过程中避免产生这些脆性相,解决这个问题的途径可以归纳为以下几种: (1) 用一种与钛、铁两元素能形成连续的或宽范围固溶体的金属来直接进行焊接; (2) 用一种或两种与钛、铁两元
5、素有好的可焊性的金属作为中间填料,使钛与钢间接地焊接起来; (3) 采用低于钛、铁熔点的焊接方法。,2、钛及钛合金焊接特点,接头区脆化： 540以上，氧化膜疏松，与O、N、H等反应快，接头塑性韧性降低。300 以上吸H，600 以上吸O，700 以上吸N， O、高温固溶，强度提高，塑性下降；N会形成脆性相TiN。 H是相稳定元素，325 发生共析反应： （TiH2），片状或针状存在，裂纹源，降低塑性和韧性， 焊接中严格控制H来源。,2、钛及钛合金焊接特点,接头区脆化： 常温时，C 在钛中溶解度0.13，间隙固溶，强度提高，塑性下降。饱和析出TiC，网状分布，塑性降低，焊接裂纹。 所以，C0.1
6、. 合金元素：Al、Ni、Si、Nb、Cr、Mn、Mo等。 焊接时采用高纯度惰性气体或无氧氟氯化物焊剂,2、钛及钛合金焊接特点,焊接裂纹： 熔点高，热容量大，导热性差，形成的熔池大，焊缝和热影响区金属高温停留时间长，晶粒长大，降低接头塑性和韧性，易于产生焊接裂纹。 O、H、N多时，焊缝和HAZ变脆，易于产生冷裂纹，延迟裂纹 焊缝气孔： 氩气、母材、焊丝中O2、N2、H2、CO2、H2O都可以引起气孔 其中H是形成气孔的组要气体。 措施：加强清理（机械清理和化学清理），缩短焊接时间，良好的焊接工艺等。,2、钛及钛合金焊接特点,钛及钛合金密度小，强度高，良好的塑性和韧性，足够的抗腐蚀性和高温强度，最为突出的特点是比强度高。 因而，在石油、化工、航空航天以及原子能工业生产中得到了广泛应用，尤其是钢+铁的双金属焊接结构应用更为广泛。 因此，对钢与钛焊接的研究更为迫切。,2、钛及钛合金焊接特点,图12所示为铁钛合金状态图。铁在钛中的溶解度极低，焊接时焊缝金属中容易形成金属间化合物FeTi、Fe2Ti，使接头金属塑性严重下降，脆性增加。与不锈钢焊接时，钛还会与Fe、Cr、Ni形成更加复杂的金属间化合物，使焊缝严重脆化，甚至产生裂纹、气孔。因此，最好避免采用熔焊方法，尽量采用压焊或钎等方法。,2、钢与钛及其合金的焊接特性,
