常溫下鈦及鈦合金是比較穩定的鈦及鈦合金作為結構材料有許多優點如比重小抗拉強度和屈服強度高在300~500℃下仍具有足夠高的強度在海水及大多數酸堿鹽的介質中均具有優良的抗腐蝕性能在航空化工核工業上日益獲得廣泛的應用但隨著溫度的上升鈦及其合金吸收氫氣氧氣和氮氣的能力逐漸上升鈦從250℃開始吸氫從400℃開始吸氧從600℃開始吸氮由于鈦合金同O2N2H2的親和力高接頭中含有這些氣體時會使接頭變脆降低鈦合金焊接接頭的沖擊性能塑性和韌性鈦合金中含有氫時會在熱影響區產生延遲裂紋而當焊縫中含氧氮量較高時焊縫或熱影響區在較大的焊接應力作用下也會出現裂紋該裂紋也屬于延遲裂紋因此惰性氣體或真空室保護是非常必要的由于使用真空室本錢較高所以一般使用惰性氣體保護的方法保護氣體主要有氦氣和氬氣由于氦氣價格高于氬氣一般來說對不是特殊要求的鈦合金的焊接接頭和熱影響區使用高純氬氣進行保護就可以防止氧化

鈦合金焊接

大多數鈦合金可以使用氧乙炔焊的方法進行焊接并且所有的鈦合金均可以使用固態焊接方法進行焊接如TIGMIG等離子弧焊激光和電子束焊接事實上鈦合金焊接接頭發生裂紋的傾向性要比玄色金屬如鐵合金鎳合金小得多盡管鈦合金具有如此良好的性質和其他一些優異的焊接特性一些工程師們仍然以為鈦合金的焊接是相當困難的主要在于鈦合金焊接對于氣體保護的要求特別高一般只有非常專業的職員才能保證氣體保護符合要求實際上很多焊接手段均可以用來焊接鈦合金由于在焊接過程中引進的空氣的N2O2和含碳物質使得鈦合金的熔化焊接頭變脆因此待焊區一定要清理干凈并使用惰性氣體保護焊接材料基本上也是根據被焊材料的特性進行選取的鈦合金的焊接性一般根據焊接接頭的延展性和強度來評價常見鈦合金的焊接性如表所示

關于鈦合金的激光焊接目前的應用趨勢是越來越廣泛激光焊接的變形小生產效率高而且實現自動化的程度比電子束和TIG要高同電子束焊接相比激光焊不需要真空室等復雜的設備所以激光焊接實用性更強而且激光焊可以以不同焊接狀態直接焊接CO2激光由于功率大使用25kW/h可以一次性焊透20mm厚的鈦板NdYAG激光由于可以使用光纖進行能量傳輸而使得YAG的焊接更具靈活性但由于功率低而使得穿透深度受到限制激光焊接時輕易產生飛濺這樣就使得表面不清潔在不能進行焊后處理時一定要特別小心

鈦合金焊接后檢測

焊后檢查對鈦合金焊接部位進行目視檢查主要是為了評估氣體保護的好壞當表面呈銀白色時表示氣體保護非常好而當表面為淺黃色或深黃色表示鈦合金受到稍微污染但仍然還是可以接受的表面為深藍色表示污染比較嚴重但由于使用工況的不同有的可以使用表面為淺藍色污染嚴重幾乎不可能使用表面為灰藍色或灰色時污染非常嚴重不可使用同樣表面為白色時污染非常嚴重不可用

著色檢測的辦法硬度測試和渦流檢測可以用來檢測接頭是否含雜質由于含有雜質時接頭性質會發生改變主要表現在含有雜質時接頭的硬度和電阻率會明顯變高便攜式手持硬度測試儀可以原位進行測試焊接件的硬度這一技術的應用可以方便的檢測出焊接質量的好壞一般情況下鈦合金出現焊接裂紋的情況比較少然而有時也會在焊縫或因含雜質而產生裂紋此時缺陷可以通過著色檢查來發現同時此方法對疏松也有一定的效果必須留意的是在繼續進行焊接前一定要將著色液清洗干凈