钛与钛合金焊接工艺性

9.6.3　钛与钛合金焊接工艺性

9.6.3.1　钛与钛合金

钛是元素周期表上ⅣB副族元素，在地球上的蕴藏量为0.63%。次于铝、铁、镁而列第四位。钛是银白色的金属，其主要物理性能见表9.6－9。

表9.6－9　钛的主要物理性能

钛加入合金元素后，可以改善加工性能和力学性能，常加的合金元素有铝、钒、锰、铬、钼等，按照成分和在室温时的组织不同，钛和钛合金可分为工业纯钛、α钛合金、β钛合金、α＋β钛合金等。

钛和钛合金具有优异的性能。因此，广泛用于航空、航天、化学、造船等工业，尤其是在海军舰艇，如潜艇及深海调查船和深潜器中应用较多，钛与钛合金的焊接被视为难熔金属焊接。

钛是一种非磁性材料，具有密度小（4.5g/cm³）、强度高（比铁约高1倍）、较好的高温强度和低温韧性以及良好的耐腐蚀性特点。钛在885℃以下时，具有密集六方晶格称为α钛。在885℃时，产生同素异晶转变，晶格变为体心立方晶格称为β钛。钛长时间在高温停留，晶粒容易长大，快速冷却时，容易生成不稳定的针状α钛组织称为“钛马氏体”，其强度较高，塑性较低。

由于钛及钛合金的化学活性大，易被氧、氦、氢所污染，所以不能采用手弧焊、CO₂气保护焊等焊接方法进行焊接。目前常用的焊接方法是氩弧焊、埋弧焊和真空电子束焊等，其中尤以钨极氩弧焊用得最为普遍。

9.6.3.2　焊接工艺要点

1）焊前清理

钛及钛合金焊件表面，焊前一定要认真清理，因污物易在焊缝中产生气孔和非金属夹杂物，使焊缝的塑性和耐腐蚀性显著下降。常用的清理方法如下：

（1）机械清理：用切削加工、喷砂、喷丸或钢丝刷清除焊接区的污物和氧化皮等。

（2）化学清理：将焊件及焊丝在酸液中进行清洗，表9.6－10所示酸洗溶液均可选用。

表9.6－10　钛及钛合金酸洗溶液

临焊前，工件接头附近表面，特别是对接端面必须再用丙酮或酒精仔细擦洗。焊丝可在焊前用丙酮脱脂，并应进行真空脱氢处理。

2）钛及钛合金的焊接方法

钛及钛合金主要焊接方法及其特点如表9.6－11所示。

表9.6－11　钛及钛合金主要焊接方法及特点