钛及钛合金的焊接技术

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1、第21卷第6期Vol.21No.62004年11月November2004钛及钛合金的焊接技术戚运莲，洪权，刘向，赵永庆（西北有色金属研究院，陕西西安710016）摘要：介绍了钛及钛合金焊接技术的发展现状及方向，分析了钛及钛合金焊接特点，列举了几种钛及钛合金焊接常用方法及其主要焊接参数。关键词：钛及钛合金；焊接技术；发展现状方法，具有焊接速度快、焊缝质量高及高效节能等许多优点，在国外已被广泛应用于航空航天、微电1前言子、汽车、核工业等高技术领域。如激光技术已用随着产业结构的变化和科学技术的发展，先进于焊接结构件、

2、管材等，从而改善了焊接生产的工的焊接结构是降低材料消耗、减轻结构质量的有效作环境。在一些发达国家，已用电子束焊接管道，[1,2]途径,各种焊接技术将有着广阔的应用前景。钛其焊缝质量高，劳动生产率能提高2倍~10倍。此及其合金具有优良的耐蚀性、小的密度、高的比强外，由于摩擦焊具有低的焊缝脆性备受日本日立公度及较好的韧性和焊接性，在航空、航天、造船、司的青睐，由该公司独立开发的搅拌摩擦焊（FSW）化工等工业部门中得到广泛应用。钛属于多晶形材焊接装置，目前在铝、镁合金及铜合金的生产中取[3~5]料，基本上决定了钛合金焊

3、接时的行为。适于得了良好的效果。据TWI公司报道，该焊接方法也钛及其合金的焊接方法有很多，但对焊接方法的分可用于钛，现在还在试验中，不过钛的搅拌摩擦焊[2][9~11]类国内外各有差异，潘际銮等人把它分为3大类：是指日可待的。族系法、一元坐标法和二元坐标法。而最常用的族目前国内在钛产品焊接过程中使用最普遍的是系法又分为3种：熔化焊接、固相焊接及钎焊。钨钨极氩弧焊(TIG),包括手工、自动或半自动氩弧极氩弧焊、等离子弧焊、电子束焊、激光焊等熔化焊。除氩弧焊外，其它焊接方法如真空电子束焊、焊接方式在钛及钛合金的焊接中

4、应用广泛，在钛及等离子焊、熔化极氩弧焊等工艺也可用于钛产品的钛合金的焊接中，钎焊适于焊接受载不大或在常温焊接，但这些焊接方法使用很少。在国内钛设备制下工作的接头，对于精密的、微型复杂的及多钎缝造过程中，几乎95%以上的焊接工作是采用手工钨[11]的焊件尤其适用。其他焊接方法如：高频焊、爆炸极氩弧焊完成的。焊、摩擦焊、扩散焊等随着焊件的具体焊接情况而[6~8]3钛及钛合金焊接特点采用相应地焊接方法。3.1钛及钛合金的物理、化学性能2焊接发展现状钛的化学活性强，随着温度的增高，其化学近年来，为适应现代焊接产品不断增长

5、的高功活性也将迅速增大，并在固态下能强烈地吸收各能、高精度、高可靠性和高效率的要求，传统的焊种气体。例如：将纯钛板加热到300℃时，在钛接技术在高技术制造领域所占比重日趋减少，各种板表面就会吸附氢气；而加热至400℃时即吸收新型焊接技术日益普及，如高能束流焊接技术就是氧气；600℃吸收氮气。含有氧、氮、氢等杂质元其中最有发展潜力、最先进的焊接技术之一。高能素的纯钛，焊接接头的强度显著提高，而塑性和韧[12~13]束流焊接包括电子束焊、激光焊、复合束流焊接等性急剧下降。收稿日期：2004-07-09作者简介：戚运莲

6、(1969-)，女，高级工程师，主要从事钛及钛合金材料的研究。2621卷钛的熔化温度高、热容量大、电阻系数大、热4钛及钛合金焊接方法及主要焊接参导率比铝、铁等金属低，所以钛的焊接熔池具有更高的温度、较大的熔池尺寸，热影响区金属在高温数比较下的停留时间长，因此，易引起焊接接头的过热倾4.1钨极氩弧焊向，使晶粒变得十分粗大，接头的塑性显著降低。钨极氩弧焊是钛及钛合金焊接中应用最广泛的故在焊接时应采用小电流、高焊速的焊接规范。一种方法，它是一种不熔化极气体保护焊，是利用3.2钛及钛合金焊接组织钨极和工件之间的电弧使金属

7、熔化而形成焊缝的。工业纯钛及α钛合金的焊接组织在常温下是单焊接过程中钨极不熔化，只起保护作用。同时由焊相，根据冷却速度的不同，生成锯齿状或针状组织。矩的喷嘴送进氩气作保护气体。还可根据需要另外各种机械性能与基材相比没有大的变化，焊接性能添加填充金属。在国际上通称为TIG焊。它是连接良好。α+β钛合金在从β相冷却的过程中，形成马氏薄板金属和打底焊的一种极好方法，尤其适合于钛、体（α′相），α′相的数量和性质按合金组成和冷却速锆等活泼金属。对于厚大工件的焊接可采用熔化极度而变化。一般情况下，随α′相的增加，合金的延氩

8、弧焊。而对于薄壁件的焊接可采用脉冲钨极氩弧性、韧性降低。即使是焊接性良好的Ti-6Al-4V，当焊，因为薄壁件的焊接采用常规焊接方法易出现焊β稳定元素钒含量在5%以上时，焊接性能下降。β穿、变形大、焊接参数及焊接性能不稳定、焊速低钛合金的马氏体生成温度低于室温，焊接处是亚稳[15~17]等现象。据有关资料报道：脉冲钨极氩弧焊可定β相，所以焊接性不劣化。但因合金元素添加过减