Ti及合金的焊接---[請教]

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黃河湃

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鈦及鈦合金的焊接

摘要　本文說盡闡述了鈦及鈦合金的材料特點及焊接性、并針對鈦及鈦合金焊接中易產(chǎn)生氧化、裂紋、氣孔籌焊接缺陷，進(jìn)行了焊接性試驗。能過對鈦及鈦合金焊接工藝規(guī)范的不斷摸索，以及對試驗過程出現(xiàn)的問題的合理分析，總結(jié)出鈦及鈦合金焊接工藝特點及操作要領(lǐng)。

) \& W3 }8 Z1 g. y$ X3 P* A    一、鈦及鈦的分類及特點
  　國產(chǎn)工業(yè)純鈦有TA1、TA2、TA3三種，其區(qū)別在于含氫氧氮雜質(zhì)的含量不同，這些雜質(zhì)使工業(yè)純鈦強(qiáng)化，但是塑性顯著降低。工業(yè)純鈦盡管強(qiáng)度不高，但塑性及韌性優(yōu)良，尤其是具有良好的低溫沖擊韌性；同時具有良好的抗腐蝕性能。所以，這種材料多用于化學(xué)工業(yè)、石油工業(yè)等，實際上多用于350℃以下的工作條件。
    根據(jù)鈦合金退火狀態(tài)的室溫組織，可將鈦合金分為三種類型：
- \( P8 [) i9 d; h    α型鈦合金、(α+β)型鈦合金及β型鈦合金。
* l3 c( o( V# g7 z9 a; q　  α型鈦合金中，應(yīng)用較多的是TA4、TA5、TA6型的Ti-AI系合金和TA7、TA8型的Ti+AI+Sn合金。這種合金室溫下，其強(qiáng)度可達(dá)到931N/mm2，而且在高溫下（500℃以下）性能穩(wěn)定，可焊性良好。
4 a! V$ R$ k9 L" e 　β型鈦合金在我國的應(yīng)用量較少，其使用范圍有待進(jìn)一步擴(kuò)大。
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    二、鈦及鈦合金的焊接性
  　鈦及鈦合金的焊接性能，具有許多顯著特點，這些焊接特點是由于鈦及鈦合金的物理化學(xué)性能決定的。
  　1.氣體及雜質(zhì)污染對焊接性能的影響
! O5 j0 }, q0 ^, o! D' s5 \3 t  　在常溫下，鈦及鈦合金是比較穩(wěn)定的。但試驗表時，在焊接過程中，液態(tài)熔滴和熔池金屬具有強(qiáng)烈吸收氫、氧、氮的作用，而且在固態(tài)下，這些氣體已與其發(fā)生作用。隨著溫度的升高，鈦及鈦合金吸收氫、氧、氮的能力也隨之明顯上升，大約在250℃左右開始吸收氫，從400℃開始吸收氧，從600℃開始吸收氮，這些氣體被吸收后，將會直接引起焊接接頭脆化，是影響焊接質(zhì)量的極為重要的因素。
- f6 W* o" V. [8 P1 V7 ?% V) u 　（1）氫是影響氫是氣體雜質(zhì)中對鈦的機(jī)械性能影響最嚴(yán)重的因素。焊縫含氫量變化對焊縫沖擊性能影響最為顯著，其主要原因是隨縫含氫彈量增加，焊縫中析出的片狀或針狀TiH2增多。TiH2強(qiáng)度很低，故片狀或針狀衛(wèi)HiH2的作用例以缺口，合沖擊性能顯著降低；焊縫含氫量變化對強(qiáng)度的提高及塑性的降低的作用不很時顯。
: I, v' Q/ i. a  }   （2）氧的影響 氧在鈦的α相和β想中都有有較高的熔解度，并能形成間隙固深相，使用權(quán)鈦的晶傷口嚴(yán)重扭曲，從而提高鈦及鈦合金的硬度和強(qiáng)度，使塑性卻顯著降低。為了保證焊接接應(yīng)的性能，除了在焊接過程中嚴(yán)防焊縫及焊按熱影響區(qū)發(fā)主氧化外，同時還應(yīng)限制基本金屬及焊絲中的含氧量。
　（3）氮的影響在700℃以上的高溫下，氮和鈦發(fā)生劇作用，形成脆硬的氮化鈦（riN）而且氮與鈦形成間隙固溶體時所引起的晶格歪挪程度，比是量的氧引起的后果更為嚴(yán)重，因此，氮對提高工業(yè)純鈦焊縫的抗拉強(qiáng)度、硬度，降低焊縫的塑性性能比氧更為顯著。
2 Q- z+ \5 c% p6 s9 U* p* e 　（4）碳的影響 碳也是鈦及鈦合金中常見的雜質(zhì)，實驗表明，當(dāng)碳含量為0.13%時，碳因深在α鈦中，焊縫強(qiáng)度極限有些提高，塑性有些下降，但不及氧氮的作用強(qiáng)烈。但是當(dāng)進(jìn)一步提高焊縫含碳量時，焊縫卻出現(xiàn)網(wǎng)狀TiC，其數(shù)量隨碳含量增高而增多，使焊縫塑性急劇下降，在焊接應(yīng)力作用下易出現(xiàn)裂紋。因此，鈦及鈦合金母材的含碳量不大于0.1%，焊縫含碳量不超過母材含碳量。
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