天津鈦合金焊接加工及修復

隨著我國經濟的快速發展，鈦合金材料得到廣泛應用。但由于鈦合金是一種化學性質非常活潑的金屬，在高溫下對氧、氫和氮等氣體具有極大的親和力，特別是在鈦焊接過程中，這種能力伴隨著焊接溫度的升高更為強烈。實踐證明，焊接時如果對鈦合金與氧、氫和氮等氣體的吸收和溶解不加以控制，無疑會給鈦合金焊接接頭的施焊過程帶來了極大的困難。

一、鈦的特性對鈦焊接的影響

1)氧和氮的影響。氧和氮間隙固熔于鈦中，使鈦晶格畸變，變形抗力增加，強度和硬度增加，塑性和韌性卻降低，焊縫中含焊氧、氮是不利的，應設法避免。

2)氫的影響。氫的增加會使鈦的焊縫金屬沖擊韌性急劇下降，而塑性下降少許，氫化物會引起接頭的脆性。

3)碳的影響 。常溫下，碳以間隙形式固溶于鈦中，使強度增加，塑性下降，但不如氧、氮明顯，碳量超過溶解度時生成硬而脆的TiC，呈網狀分布，易產生裂紋，國標規定鈦其鈦合金中碳含量不得超過0.1%，焊接時，工件及焊絲的油污能增加碳含量，因此焊接時需清理干凈。

二、鈦及鈦合金的焊接性

1）氣孔的產生。鈦及鈦合金焊接時最常見的缺陷是氣孔，主要產生在熔合線附近。氫是形成氣孔的重要原因，在焊接時由于鈦吸收氫的能力很強，而隨著溫度的下降氫的溶解度顯著下降，所以溶解于液態金屬中的氫往往來不及逸出形成氣孔。

2）接頭的脆化問題 。在常溫下，鈦與氧反應生成致密的氧化膜，從而使其具有高的化學穩定性與耐腐蝕性。在施焊過程中，焊接溫度高達5000～10000℃，鈦及其合金與氧、氫和氮發生快速反應。據試驗，鈦合金在施焊過程中，溫度在300℃以上時能快速吸氫，450℃以上時能快速吸氧，600℃以上時能快速吸氮。而當熔池中侵入這些有害氣體后，焊接接頭的塑性和韌性都會發生明顯的變化，特別是在882℃以上，接頭晶粒嚴重粗大化，冷卻時形成馬氏體組織，使接頭強度、硬度、塑性和韌性下降，過熱傾向嚴重，接頭嚴重脆化。因此，在進行鈦合金焊接時，對熔池、熔滴及高溫區，不管是正面還是反面都應進行可靠的氣體保護。這是保證鈦及其合金焊接質量的關鍵。 延遲裂紋的產生 在焊后一段時間內，鈦及其合金的近縫區很容易產生裂紋，這是由氫從高溫熔池向低溫熱影響區的擴散引起的。隨著氫含量的增加，析出的鈦氫化合物增加，熱影響區脆性增大，再加上析出的氫化物體積膨脹時產生的組織應力，導致裂紋的產生。