鋼和鈦合金怎麼連接

⑴ 哪種焊錫可以焊接鈦合金

共晶焊錫可以焊接鈦合金。

共晶焊錫的熔點是183度，當錫的含量高於63%，溶化溫度升高，強度降低。當錫的含量少於10%時，焊接強度差，接頭發脆，焊料潤滑能力變差。

最理想的是共晶焊錫，在共晶溫度下，焊錫由固體直接變成液體，無需經過半液體狀態，共晶焊錫的熔化溫度比非共晶焊錫的低，這樣就減少了被焊接的元件受損壞的機會，同時由於共晶焊錫由液體直接變成固體，也減少了虛焊現象，所以共晶焊錫應用得非常的廣泛。

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鈦合金的密度一般在4.51g/立方厘米左右，僅為鋼的60%，純鈦的密度才接近普通鋼的密度，一些高強度鈦合金超過了許多合金結構鋼的強度。

因此鈦合金的比強度(強度/密度)遠大於其他金屬結構材料，可制出單位強度高、剛性好、質輕的零部件。飛機的發動機構件、骨架、蒙皮、緊固件及起落架等都使用鈦合金。

⑵ 鈦合金和不銹鋼怎麼焊接

1
鈦及
鈦合金
/
不銹鋼
的焊接性分析
1.1
鈦及鈦合金的焊接性
鈦及鈦合金的
化學
活性大，400℃以上時即使在
固態
情況下也極易被空氣、水分、
油脂
、
氧化皮
等污染，吸收O、N、H、C等，使
焊接接頭
的
塑性
及
沖擊韌度
下降，並易引起氣孔；其熔點高、熱容量小、
熱導率
小的特點，使焊接接頭易產生過熱組織，
晶粒
變得粗大，特別是
β鈦合金
，易引起塑性降低；溶解於鈦中的氫在320℃時和鈦會發生共析轉變，析出TiH
，
引起金屬塑性和沖擊韌度的降低，同時發生
體積
膨脹而引起較大的
應力
，嚴重時會導致冷裂紋產生；氫在鈦中的
溶解度
隨溫度升高而下降，焊接時沿
熔合線
附近加熱溫度高，會引起氫
的析出，因此氣孔常在熔合線附近形成；鈦及鈦合金的
彈性模量
相對較小所以焊接殘余變形較大，並且焊後變形的矯正也較為困難。
1.2
不銹鋼的焊接性
由於不銹鋼本身所具有的
特性
，與普碳鋼相比不銹鋼的焊接及切割有其特殊性，更易在其焊接接頭及其熱影響區（HAZ）產生各種缺陷。焊接時要特別注意不銹鋼的
物理性質
。馬
氏體型不銹鋼進行焊接時，由於熱影響區中被加熱到
相變點
以上的區域內發生a-r（M）相變，因此存在
低溫脆性
、低溫
韌性
惡化、伴隨硬化產生的
延展性
下降等問題。一般來講鐵素
體型不銹鋼有475℃脆化、700~800℃長時間加熱下發生
σ相脆性
、夾雜物和晶粒粗化引起的脆化、低溫脆化、
碳化物
析出引起
耐蝕性
下降以及
高合金鋼
中易發生的
延遲裂紋
等問題。奧
氏體型不銹鋼一般具有良好的
焊接性能
，但其中鎳、鉬
含量
高的高合金不銹鋼進行焊接時易產生
高溫
裂紋。另外還易發生σ相脆化，在
鐵素體
生成元素的作用下生成的鐵素體易引起低
溫脆化，以及耐蝕性下降和
應力腐蝕裂紋
等缺陷。經焊接後，焊接接頭的
力學性能
一般良好，但當在熱影響區中的
晶界
上有鉻的碳化物時極易生成貧鉻層，而貧鉻層的出現在使用過程
中易產生
晶間腐蝕
。
雙相不銹鋼
的
焊接裂紋
敏感性較低，但在熱影響區內鐵素體含量的增加會使晶間腐蝕敏感性提高，因此可造成耐蝕性降低及低溫韌性惡化等問題。
1.3
鈦及鈦合金與不銹鋼的綜合焊接性
鈦及鈦合金與不銹鋼的
物理
和
化學性能
差異顯著，連接時易在接頭處形成
脆性
相和較大的
內應力
，導致接頭極易開裂，而且在
密度
、比熱、
線膨脹系數
、
導熱系數
等
物理性能
和力
學性能上均有較大差異，必然會降低鈦及鈦合金/鋼連接的
牢固性
，即使在固態連接方法下，由於線膨脹系數差別較大，也會在焊接接頭中引起較大焊接的
殘余應力
，降低接頭性能。鈦
的化學活性強，在高溫下，對氧、氮、氫具有較高的化學親和力，易形成脆性
化合物
，使
強度
顯著提高，而塑性和韌性急劇下降，顯著地增加
脆性斷裂
傾向及裂紋形成。鈦還易與許多其它
金屬
形成
金屬間化合物
，鈦與鐵易形成金屬間化合物TiFe和TiFe
。鈦/鋼焊接時，由於鋼中存在的Ni、Cr、C等
元素也能與Ti形成TiNi、TiNi、TiNi、TiCr、TiC等多種金屬間化合物脆性相,使
焊縫
更脆，性能進一步降低。

⑶ 雙相鋼和鈦的區別

雙相鋼又稱復相鋼。由馬氏體、奧氏體或貝氏體與鐵素體基體兩相組織構成的鋼。鈦合金密度低,只有為4.5克/立方厘米,是鋼的60%左右。 雙相鋼設備，雙相鋼焊接可能會造成氫致裂紋，焊後一般會檢查焊縫硬度來判斷焊接的質量。

雙相鋼的焊接方法

電子束焊和等離子弧焊因線能量過高，會使焊縫金屬和HTHAZ晶粒粗大，韌性降低，一般不使用。而電渣焊、熔化極亞弧焊（GMAW，MIG）、埋弧焊（SAW）、在使用上也受到限制。

雙相不銹鋼常用的焊接方法有手工電弧焊（SMAW)和鎢極氬弧焊（GTAW)兩種。手工電弧焊適用於全方位的焊接，通用性和靈活性較好，是簡便易行、大量使用的方法。鎢極氬弧焊通常用於管接頭的根部焊道，或用於管道的自動焊接，也常用於薄板或管和管板接頭的焊接。

此方法能保證焊件有很好的力學性能，尤其是低溫韌性。但是，即使是自動焊，神經質熔敷效率也較低。

通常採用純Ar或98％Ar+2％N2作為保護氣體，在單面焊雙面成型焊接時，不論採用何種接頭形式，背面保護氣體（根氣）是必要的，通常採用純Ar或98％Ar+2％N2。習慣性採用多層焊，多道次和低熔敷率的焊接方法。

⑷ 鈦和不銹鋼能焊接在一起嗎

鈦和不銹鋼能焊，但不能用焊條來焊。

鈦和不銹鋼焊接採用的方法有：爆炸焊、摩擦焊、釺焊、閃光對焊、擴散焊。

鈦和鈦合金與不銹鋼焊接的主要難點是：

1、熔點差距大，約150℃，會造成Fe流失，合金元素燒損或蒸發，使焊接接頭難以焊合；

2、鐵與鈦極易生成金屬間化合物，如TiFe、TiFe2、Ti2Fe等，另外不銹鋼中的合金元素鉻和鎳也能夠與鈦形成脆性的金屬間化合物，同時鈦還是強碳化物形成元素，與鋼中的碳會化合形成形成脆性的TiC。

鈦、鐵、鉻和鎳之間還可能形成多元復合脆性金屬間化合物，由於金屬間化合物具有較大的脆性使接頭脆化，在焊接應力的作用下容易導致焊縫產生裂紋甚至斷裂，導致接頭的塑性和高溫性能變差。

3、 二者熱導率、比熱容和線膨脹系數的差異大，導致焊縫晶粒粗大，焊接變形大。

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焊接通過下列三種途徑達成接合的目的：

1、熔焊——加熱欲接合之工件使之局部熔化形成熔池，熔池冷卻凝固後便接合，必要時可加入熔填物輔助，它是適合各種金屬和合金的焊接加工，不需壓力。

2、壓焊——焊接過程必須對焊件施加壓力，屬於各種金屬材料和部分金屬材料的加工。

3、釺焊——採用比母材熔點低的金屬材料做釺料，利用液態釺料潤濕母材，填充接頭間隙，並與母材互相擴散實現鏈接焊件。適合於各種材料的焊接加工，也適合於不同金屬或異類材料的焊接加工。

⑸ 純鈦和不銹鋼焊接用什麼焊接材料

鈦和鈦合金與不銹鋼焊接的主要難點是：1.熔點差距大，約150℃，會造成Fe流失,合金元素燒損或蒸發，使焊接接頭難以焊合；2.鐵與鈦極易生成金屬間化合物，如TiFe、TiFe2、Ti2Fe等，另外不銹鋼中的合金元素鉻和鎳也能夠與鈦形成脆性的金屬間化合物，同時鈦還是強碳化物形成元素，與鋼中的碳會化合形成形成脆性的TiC。鈦、鐵、鉻和鎳之間還可能形成多元復合脆性金屬間化合物，由於金屬間化合物具有較大的脆性使接頭脆化，在焊接應力的作用下容易導致焊縫產生裂紋甚至斷裂，導致接頭的塑性和高溫性能變差。3. 二者熱導率、比熱容和線膨脹系數的差異大，導致焊縫晶粒粗大，焊接變形大。
目前，鈦和鈦合金與不銹鋼焊接採用的方法有：爆炸焊、摩擦焊、釺焊、閃光對焊、擴散焊。
爆炸焊連接鈦／鋼的接頭強度較高，實現了接頭的「等強度性」，目前已應用於實際生產中。但是界面處形成TiFe、TiFe2以及TiC等脆性相，削弱了接頭的塑性，而且接頭的熱穩定性較差，焊接變形大，不適合用來焊接引帶。
鈦和鈦合金與不銹鋼的釺焊需要在真空或氬氣保護下進行，主要是用來焊接精密的、微型或結構復雜的焊件。另外，釺焊接頭比母材的強度要低得多，不適合在負載較大的環境下工作。
閃光對焊在接頭型式上搭接焊接，可以滿足接頭強度要求，但是對軋輥傷害非常大。
有人選用13um鎳箔作為鈦／不銹鋼的中間層過渡金屬，在850℃、10～20 MPa、10～15 min時進行擴散連接，其接頭抗拉強度可達380MPa，剪切強度可達146 MPa，且構件無明顯變形；也有人對TA17和321不銹鋼進行脈沖加壓擴散連接：連接溫度T＝875℃、脈沖壓力P＝8～50MPa、脈沖次數N＝30次、脈沖頻率f=0.5Hz、脈沖前保溫時間t1=0s、脈沖後保溫時間t2=120s，強度達到321MPa。過渡層也可選用釩一銅雙層過渡金屬，因為銅是非碳化物形成元素，而且銅與釩以及鐵、鉻、鎳之間均不形成金屬間化合物，在連接溫度900℃，連接壓力10 MPa，焊接時間20min時，接頭強度可高達540 MPa，低匹配的銅的厚度對接頭強度影響較大，必須選擇合適的銅層厚度，一般在20～30um。但是鈦和鈦合金與不銹鋼擴散焊時需真空或者氬氣保護，不適合板/卷材對焊。
摩擦焊焊接鈦／鋼能獲得拉伸、疲勞強度均較高的接頭，但接頭的彎曲塑性和沖擊韌性較差，而且摩擦焊時的變形量較大，摩擦焊工件截面大小有限，主要是用於有夾持端的軸桿焊接。其中攪拌摩擦焊已成為鎂合金、鋅合金、銅合金、鉛合金以及鋁基復合材料等材料的板狀對接或搭接的連接的優先選擇焊接方法；目前，攪拌摩擦焊成功地實現了不銹鋼、鈦合金甚至高溫合金的優質連接，但主要還是處於研究階段。不銹鋼攪拌摩擦焊一個重要的難點是確定不銹鋼攪拌摩擦焊摩擦頭的材料。不銹鋼攪拌摩擦焊摩擦頭材料要求在1000℃或更高溫度下具有好的耐磨性和韌性。國外對不銹鋼攪拌摩擦焊的系統研究還不是很多，只是對304不銹鋼進行初步的研究。 在國內，蘭州理工大學對不銹鋼攪拌摩擦焊進行了探索性研究，採用攪拌摩擦焊工藝對3mm厚304不銹鋼板進行了對接焊接。制定了正確的焊接工藝，並且獲得了優質的焊接接頭析。工藝是：旋轉速度：400～700rpm；焊接速度：45～-80mm/min；旋轉速度與焊接速度之比：0.09～0.12；預熱時間：8～12s。目前沒有發現用於鈦合金和不銹鋼焊接的攪拌摩擦焊，我認為主要是鈦在1000℃以下溫度時就會嚴重吸氧。

⑹ 鈦合金的焊接

目前針對TC4鈦合金，多採用氬弧焊或等離子弧焊進行焊接加工，但該兩種方法均需填充焊接材料，由於保護氣氛、純度及效果的限制，帶來接頭含氧量增加，強度下降，且焊後變形較大。採用電子束焊接和激光束焊接，研究了TC4鈦合金的焊接工藝性，實現該種材料的精密焊接。

(1) 焊縫氣孔傾向。焊縫中的氣孔是焊接鈦合金最普遍的缺陷，存在於被焊金屬電弧區中的氫和氧是產生氣孔的主要原因。TC4鈦合金電子束焊接，其焊縫中氣孔缺陷很少。為此，著重就激光焊接焊縫中形成氣孔的工藝因素進行研究。

由試驗結果可以看出，激光焊接時焊縫中的氣孔與焊縫線能量有較密切關系，若焊接線能量適中，焊縫內只有極少量氣孔、甚至無氣孔，線能量過大或過小均會導致焊縫中出現嚴重的氣孔缺陷。此外，焊縫中是否有氣孔缺陷還與焊件壁厚有一定關系，比較試樣試驗結果可看出，隨著焊接壁厚的增加，焊縫中出現氣孔的概率增加。

(2) 焊縫內部質量。利用平板對接試樣，採用電子束焊接和激光焊接來考察焊縫內部質量，經理化檢測，焊縫內部質量經X射線探傷，達GB3233-87 II級要求，焊縫表面和內部均無裂紋出現，焊縫外觀成型良好，色澤正常。

(3) 焊深及其波動情況。鈦合金作為工程構件使用，對焊深有一定要求，否則不能滿足構件強度要求；而且要實現精密焊接，必須對焊深波動加以控制。為此，採用電子束焊接和激光焊接方法分別焊接了兩對對接試環，焊後對試環進行了縱向及橫向解剖，來考察焊深及焊深波動情況，結果表明，電子束焊接焊縫平均焊深可達2.70mm以上，焊深波動幅度為-5.2~+6.0%，不超過±10%；激光焊接焊縫平均焊深約為2.70mm，焊深波動幅度為- 3.8~+5.9%，不超過±10%。

(4) 接頭變形分析。利用對接試環來考察接頭焊接變形，檢測了對接試環的徑向及軸向變形，結果表明，電子束焊接和激光焊接的變形都很小。電子束焊接的徑向收縮變形量為f 0.05~f 0.09mm，軸向收縮量為0.06~0.14mm；激光焊接的徑向收縮變形量為f 0.03~f 0.10mm，軸向收縮變形量為0.02~0.03mm。

(5) 焊縫組織分析。經理化檢測，焊縫組織為a+b，組織形態為柱狀晶+等軸晶，有少量的板條馬氏體出現，晶粒度與基體接近，熱影響區較窄，組織形態和特徵較為理想。

經研究可得出：對於TC4鈦合金，無論是激光焊接還是電子束焊接，只要工藝參數匹配合理，均可使焊縫內部質量達到國標GB3233-87Ⅱ級焊縫要求，實現TC4鈦合金的精密焊接；焊縫外觀成形良好，色澤正常；焊縫余高很小，無咬邊、凹陷、表面裂紋等缺陷產生。