钛(tai)合(he)金(jin)与不(bu)锈(xiu)钢(gang)制品(pin)管(guan)的焊接(jie)性(xing)分(fen)析

2021-10-19 15:39:57 正(zheng)佳(jia)不(bu)锈钢(gang)

钛(tai)及其(qi)合(he)金(jin)因密(mi)度小、比强(qiang)度高(gao)和(he)耐腐(fu)蚀(shi)性好(hao)被(bei)广泛(fan)应用(yong)于(yu)医学、化(hua)工、交(jiao)通运(yun)输(shu)、核能(neng)和(he)电力(li)等(deng)领(ling)域，但是(shi)钛及(ji)其(qi)合金(jin)的使用受到(dao)了(le)成(cheng)本限制，并(bing)且(qie)焊(han)接和(he)加(jia)工(gong)性能(neng)较差(cha)。不(bu)锈钢(gang)制品管价(jia)格(ge)经济实(shi)惠，而(er)且(qie)具(ju)有良好(hao)的(de)热电性(xing)能(neng)及(ji)力(li)学性能(neng)，将(jiang)两(liang)者结合形成异(yi)种(zhong)金(jin)属(shu)结构(gou)件(jian)可(ke)以充分发挥(hui)两种金属在性能(neng)和经济上(shang)的优势互(hu)补。下面来说(shuo)说(shuo)钛(tai)合(he)金与(yu)不锈(xiu)钢(gang)制品管的(de)焊(han)接性分析。
钛合(he)金(jin)的焊接性
钛合(he)金(jin)化学(xue)活性(xing)大(da)，在(zai)高(gao)温(wen)状态(tai)下极(ji)易与(yu)空气(qi)中(zhong)的(de)氢(qing)、氧(yang)、二氧(yang)化(hua)碳(tan)、水等(deng)产生化学反(fan)应(ying)，造(zao)成(cheng)焊(han)接接头的塑性(xing)及(ji)冲击(ji)韧度(du)下(xia)降，同(tong)时(shi)发生(sheng)体(ti)积膨(peng)胀而(er)引起较大(da)的应力，导(dao)致(zhi)熔(rong)合(he)线附(fu)近(jin)出现(xian)气(qi)孔(kong)，严(yan)重时会导致冷裂(lie)纹(wen)的(de)产(chan)生。钛合(he)金的(de)热(re)物理(li)性能(neng)特(te)殊(shu)，钛合(he)金具(ju)有熔点高(gao)、热容量(liang)小、热导(dao)率(lv)小的特(te)点(dian)，因此(ci)焊接解(jie)冻(dong)易产生(sheng)过热(re)组(zu)织，使晶(jing)粒变(bian)得粗大(da)。而(er)且弹(dan)性(xing)模(mo)量(liang)约(yue)比(bi)钢小(xiao)一半，所以(yi)焊(han)接残(can)余变形较大，并且焊(han)后(hou)变形的矫(jiao)正(zheng)也(ye)较(jiao)为困难(nan)。
不锈钢(gang)制(zhi)品管(guan)的(de)焊接性(xing)
不锈钢(gang)制品管(guan)以304不锈钢(gang)为例(li)，一(yi)般具有(you)良(liang)好的(de)焊接(jie)性(xing)能(neng)。但当镍(nie)、钼含(han)量(liang)高(gao)的高合(he)金(jin)不锈(xiu)钢进行(xing)焊接(jie)时(shi)，易产生(sheng)高温裂(lie)纹(wen)，还(hai)易(yi)发(fa)生(sheng)σ相脆(cui)化(hua)，以及耐(nai)蚀(shi)性(xing)下降和(he)应(ying)力腐(fu)蚀(shi)裂(lie)纹(wen)等缺(que)陷。

钛(tai)合金(jin)与(yu)不(bu)锈(xiu)钢制(zhi)品管的(de)综(zong)合(he)焊(han)接性(xing)
目前，钛(tai)合金与(yu)不(bu)锈钢的(de)焊接方(fang)法主(zhu)要包(bao)括(kuo)激光束焊、等(deng)离子焊(han)、电子(zi)束焊、爆(bao)炸(zha)焊、摩擦焊和(he)扩散(san)焊等。
钛(tai)合(he)金(jin)的主要(yao)成分钛(tai)和不锈钢(gang)的(de)主要(yao)成分(fen)铁(tie)都(dou)属于高熔(rong)点材料(liao)，如果采用(yong)熔化焊接(jie)的方法进(jin)行(xing)二(er)者(zhe)的连(lian)接则(ze)加热温度很高(gao)，在焊(han)接(jie)加(jia)热(re)和(he)冷(leng)却(que)的(de)过(guo)程(cheng)中(zhong)会(hui)产(chan)生(sheng)很(hen)大(da)的焊(han)接(jie)应(ying)力(li)。另(ling)外二者(zhe)的熔(rong)点(dian)相差(cha)140℃，在(zai)焊接(jie)过程(cheng)中(zhong)熔点(dian)低的(de)材料(liao)达到熔化(hua)状态(tai)时，熔(rong)点高(gao)的(de)材料仍(reng)呈固(gu)体状态，这时已(yi)经(jing)熔(rong)化(hua)的材(cai)料(liao)容(rong)易(yi)渗(shen)入(ru)过热(re)区(qu)的晶(jing)界，会造成低(di)熔(rong)点材(cai)料(liao)的流(liu)失、合金元素烧损(sun)或蒸(zheng)发，使(shi)焊(han)接接(jie)头难以焊合。

此(ci)外(wai)，钛(tai)的(de)化(hua)学(xue)性(xing)质(zhi)活泼，容易与(yu)不锈(xiu)钢制(zhi)品(pin)管(guan)中铁(tie)、铬、镍(nie)等合金(jin)元素发(fa)生(sheng)化学反(fan)应(ying)生成(cheng)金(jin)属(shu)间化合(he)物，由于(yu)金属间(jian)化合物(wu)具(ju)有(you)较(jiao)大的(de)脆(cui)性(xing)使接头脆(cui)化，在(zai)焊(han)接(jie)应(ying)力的(de)作用(yong)下容(rong)易(yi)导(dao)致焊(han)缝(feng)产生(sheng)裂(lie)纹甚至断裂(lie)，导致(zhi)接头(tou)的塑(su)性和高温(wen)性能变差(cha)，焊(han)接质(zhi)量(liang)下(xia)降(jiang)，给(gei)二者之间的(de)焊接(jie)带来(lai)了很大(da)的困难(nan)。而(er)且(qie)钛(tai)合(he)金与不锈(xiu)钢在(zai)密(mi)度、比热容、热(re)导率等物(wu)理(li)性能(neng)和(he)力学(xue)性能(neng)上(shang)均有(you)较(jiao)大(da)差(cha)异(yi)，必然会(hui)降(jiang)低(di)钛(tai)合(he)金(jin)与不(bu)锈(xiu)钢(gang)焊接(jie)的(de)牢(lao)固性(xing)。
以(yi)上就(jiu)是(shi)钛(tai)合(he)金与(yu)不锈钢(gang)制(zhi)品管的焊(han)接性(xing)分(fen)析(xi)，虽(sui)然目(mu)前(qian)钛合金(jin)与(yu)不(bu)锈(xiu)钢的焊(han)接(jie)仍(reng)存在(zai)很多(duo)问(wen)题(ti)亟(ji)待(dai)解决，例(li)如(ru)该(gai)如何(he)抑(yi)制脆性(xing)金属间(jian)化合(he)物的(de)形(xing)成等(deng)。但(dan)不(bu)可(ke)否认(ren)的(de)是，钛(tai)合(he)金与不(bu)锈(xiu)钢的(de)焊(han)接(jie)，具有(you)较(jiao)大的(de)实(shi)际(ji)意义和(he)经(jing)济效(xiao)益(yi)。