钛及钛合金焊接的研究现状论文

你好，钛合金一般使用氩弧焊焊接，其特点如下：钛及钛合金的焊接特点:（1） 杂质元素的沾污引起脆化钛是一种活性元素,特别是在焊接高温下非常容易吸收氮、氢、氧,从而使焊缝的硬度、强度增加,塑性、韧性降低,引起脆化.碳也会与钛形成硬而脆的TiC,易引起裂纹.因此,宇航钛业提醒您钛及钛合金焊接时必须进行有效的保护,防止空气或其他因素的污染.因此钛及钛合金焊接不能采用气焊或焊条电弧焊方法进行,否则接头满足不了焊接质量要求,一般只能采用氩气保护或在真空下焊接.（2）焊接相变引起的接头塑性下降常用的工业纯钛为α合金,宇航钛业在十几年的生产加工中体会到焊接时由于钛导热差、比热小、高温停留时间长、冷却速度慢,易形成粗大结晶；若采用加速冷却,又易产生针状α组织,也会使塑性下降.（3）产生焊接裂纹钛合金焊接时产生的焊接热裂纹的几率极小,只有当焊丝或母材质量不问题时才可能产生热裂纹.由氢引起的冷裂纹是钛合金焊接时应注意防止的,焊接时熔池和低温区母材中的氢向热影响区扩散,引起热影响区含氢量增加,造成热影响区出现延迟裂纹.（4）产生气孔钛及钛合金焊接时气孔是最常见的焊接缺陷.焊丝或母材表面清理不干净或氩气不纯都会造成气孔产生,因此保护气-氩气纯度要求在％ 以上,焊丝及工件表面要酸洗、净水冲洗后烘干.望采纳，谢谢。

判断金属的焊接看焊接性。钛及钛合金的焊接性（1）化学活性大。钛及钛合金不仅在熔化状态，即使在400℃以上的高温固态也极易被空气、水分、油脂、氧化皮等污焊接接头的塑性及冲击韧度下降，并易引起气孔。因此，施焊时对焊接熔池、焊缝及温度超过400℃的热影响区都要妥善保护。(2)热物理性能特殊。钛及钛合金与其他金属比较，具有熔点高、热容量小、热导率小的特点，因此焊接接头易产生过热组织，晶粒变得粗大，特别是β钛合金，易引起塑性降低，所以在选择焊接参数时，既要保证不过热，又要防止淬硬现象。由于淬硬现象可通过热处理改善，而晶粒粗大却很难细化，因此为防止晶粒粗大，应选择硬参数。(3)冷裂纹倾向较大。溶解于钛中的氢在320℃时和钛会发生共析转变，析出TiH，引起金属塑性和冲击韧度的降低，同时发生体积膨胀而引起较大的应力，严重时会导致冷裂纹产生。(4)易产生气孔。产生气孔的气体是氢。因氢在钛中的溶解度随温度升高而下降，焊接时，沿熔合线附近加热温度高，会引起氢的析出，因此气孔常在熔合线附近形成。(5)变形大。钛的弹性模量约比钢小一半，所以焊接残余变形较大，并且焊后变形的矫正较为困难。

目前针对TC4钛合金，多采用氩弧焊或等离子弧焊进行焊接加工，但该两种方法均需填充焊接材料，由于保护气氛、纯度及效果的限制，带来接头含氧量增加，强度下降，且焊后变形较大。采用电子束焊接和激光束焊接，研究了TC4钛合金的焊接工艺性，实现该种材料的精密焊接。 (1) 焊缝气孔倾向。焊缝中的气孔是焊接钛合金最普遍的缺陷，存在于被焊金属电弧区中的氢和氧是产生气孔的主要原因。TC4钛合金电子束焊接，其焊缝中气孔缺陷很少。为此，着重就激光焊接焊缝中形成气孔的工艺因素进行研究。 由试验结果可以看出，激光焊接时焊缝中的气孔与焊缝线能量有较密切关系，若焊接线能量适中，焊缝内只有极少量气孔、甚至无气孔，线能量过大或过小均会导致焊缝中出现严重的气孔缺陷。此外，焊缝中是否有气孔缺陷还与焊件壁厚有一定关系，比较试样试验结果可看出，随着焊接壁厚的增加，焊缝中出现气孔的概率增加。 (2) 焊缝内部质量。利用平板对接试样，采用电子束焊接和激光焊接来考察焊缝内部质量，经理化检测，焊缝内部质量经X射线探伤，达GB3233-87 II级要求，焊缝表面和内部均无裂纹出现，焊缝外观成型良好，色泽正常。 (3) 焊深及其波动情况。钛合金作为工程构件使用，对焊深有一定要求，否则不能满足构件强度要求；而且要实现精密焊接，必须对焊深波动加以控制。为此，采用电子束焊接和激光焊接方法分别焊接了两对对接试环，焊后对试环进行了纵向及横向解剖，来考察焊深及焊深波动情况，结果表明，电子束焊接焊缝平均焊深可达以上，焊深波动幅度为，不超过±10%；激光焊接焊缝平均焊深约为，焊深波动幅度为- ，不超过±10%。 (4) 接头变形分析。利用对接试环来考察接头焊接变形，检测了对接试环的径向及轴向变形，结果表明，电子束焊接和激光焊接的变形都很小。电子束焊接的径向收缩变形量为f ，轴向收缩量为；激光焊接的径向收缩变形量为f ，轴向收缩变形量为。 (5) 焊缝组织分析。经理化检测，焊缝组织为a+b，组织形态为柱状晶+等轴晶，有少量的板条马氏体出现，晶粒度与基体接近，热影响区较窄，组织形态和特征较为理想。 经研究可得出：对于TC4钛合金，无论是激光焊接还是电子束焊接，只要工艺参数匹配合理，均可使焊缝内部质量达到国标GB3233-87Ⅱ级焊缝要求，实现TC4钛合金的精密焊接；焊缝外观成形良好，色泽正常；焊缝余高很小，无咬边、凹陷、表面裂纹等缺陷产生。

自己的总结，希望对你有用，钛合金的焊接：1、焊接方法：以gtaw为主，纯钛焊接的话焊丝erti-1/2等，钛合金的话用钛合金焊丝。。。2、焊接清理：钛焊接过程对坡口表面和附近的污物非常敏感，故焊接前坡口及两侧至少20mm范围内应使用丙酮清理干净并在干燥后焊接。。。3、气体保护：钛材料的焊接用使用作为保护气，气体露点-40度以下；坡口正面与反面都应该使用保护气，保护拖罩应保证焊缝金属颜色为银白色或者金黄色。如果出现兰色则应加大加长保护气拖罩。。。4、焊接电流：一般小电流焊接对焊缝质量最有好处，一般的厚度90-120a为合适，有效率也能保证质量，如果特别薄的材料，需要进一步降低电流。。。5、钛焊缝检验，肉眼检测无缺陷后用pt检测，不得存在气孔、裂纹等缺陷；依据图纸要求rt。。。