钛及钛合金的焊接技术.pdf

第 21 卷第 6 期
2004 年 11 月 November 2004

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
前言
1 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、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,
途径, 各种焊接技术将有着广阔的应用前景[1,2]。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
料,基本上决定了钛合金焊接时的行为[3~5]。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
类国内外各有差异,潘际銮等人把它分为 3 大类[2]: 是指日可待的[9~11]。
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
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[11]。
焊、摩擦焊、扩散焊等随着焊件的具体焊接情况而
3 钛及钛合金焊接特点
采用相应地焊接方法[6~8]。
钛及钛合金的物理、化学性能
焊接发展现状
2 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
束流焊接包括电子束焊、激光焊、复合束流焊接等性急剧