一，概述

鈦-鋼復合板的復層(鈦)厚度一般為1.5~3.0mm,基層的厚度為8~20mm，鈦復層和鋼基層之間如果不加入中間金屬層，經(jīng)加熱后會產(chǎn)生性層，使鈦-鋼復合板的層間結合強度降低。因此，可在鈦與鋼之間加入V、Nb或者V+Cu等中間合金層。

通過加入各種中間金屬層軋制的鈦-鋼復合板加熱后的抗拉強度是這樣的：加入V作為中間層的效果最好。加雙金屬中間層(V+Cu或Nb+Cu)的結果并不好。因為Cu的熔點低，會形成低熔點共晶體，從而使鈦-鋼復合板的焊接工藝變得更復雜。

由于鈦和鋼在冶金上是不相容的，特別是Ti的活性很強，易與氧發(fā)生反應，使塑性降低。因此，復合板的鋼基層與鈦復層應各自單獨進行焊接，不能使二者相互熔合，鈦-鋼復合板的焊接主要采用以下兩種工藝：一是焊縫上加蓋鈦板；二是加中間層。

采用第一種焊接工藝時(在焊縫上加蓋板),對接接頭處的強度性能主要靠基層鋼焊縫來保證，而加蓋板的目的是用來防止浸蝕性介質腐蝕焊接接頭。在焊縫和蓋板之間填加的填充材料，通常是Ag(Ag與Ti熔合得很好)或熔點較低的銀釬料，也可以填充環(huán)氧樹脂型聚合物。加填充材料的目的是為了提高接頭的抗腐蝕性能，焊縫（基體）可以單面焊縫，也可以是雙面焊縫。

焊接鈦-鋼復合板的第二種工藝是在鈦復層的坡口中鑲入一層很薄的難熔金屬襯片見下圖：


比如厚度0.1mm的鈮箔或鉬箔等。焊接鈦-鋼復合板的復層時，采用鎢極氬弧焊(TIG),填加鈦焊絲，鈦絲直徑取決于鈦-鋼復合板的復層厚度及坡口形式。鎢極電弧在鈦絲和鎢極之間燃燒，不要使電弧直接作用在箔上，焊槍應沿著鈦絲移動，鈦絲熔化后即形成鈦-鋼復合板的焊縫。因為Nb的熔點高，鎢極電弧又不直接作用在鋸箔上，所以只有很少部分Nb熔化，防止了鈦與鋼的相互熔合，可以有效地防止脆性相的形成。

二，焊接工藝

被焊母材：鈦-鋼復合板，復層為工業(yè)純鈦TA2(厚度2mm),基層為低碳鋼(厚度8mm)。

工藝過程：用厚度0.1mm的鈮箔作為中間層，采用鎢極氬弧焊(TIG)進行焊接，鎢極直徑3mm。填加鈦焊絲，鈦絲直徑4mm焊接工藝參數(shù)為：焊接電流160~170A,電弧電壓10~12V,焊接速度13.3cm/min,噴嘴直徑18mm。用氬作為保護氣體，保護熔池的氣流量為8~10L/min,在冷卻過程中保護焊縫的氣流量為3~4L/mn。

詳細焊接工藝參數(shù)見圖1：


通過上述工藝獲得的鈦-鋼復合板焊接接頭的抗拉強度為387~397MPa,基體金屬的抗拉強度為426~431MPa。在拉伸實驗時，焊接接頭首先在箔與鈦復層的界面上斷裂，然后在鋼基層上破斷。這表明鈦復層的塑性比低碳鋼基體的塑性差。

用上述工藝焊接的鈦-鋼復合板接頭在鹽酸(HCl),硫酸(H2SO4)等浸蝕性溶液中，耐腐蝕性良好，與復層金屬的耐腐蝕性實際上沒有差別。例如，鈦在硫酸中的腐蝕率為0.13mm/年，而鈦-鋼復合板焊接接頭的腐蝕率為0.15mm/年。

三，小結

采用鈦-鋼復合板焊接工藝時，首先要引起注意的是對基層(鋼基體)主要是熱影響區(qū)淬硬問題，對復層(鈦)主要是脆化問題。