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钛及钛合金焊接特点介绍

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钛及钛合金焊接特点介绍

发布日期:2019-11-19 作者: 点击:

钛合金棒生产厂家

   钛及其合金焊接特点

      1 钛及其合金的物理化学性能钛具有两种同素异形体,分别以α和β来表示,转变温度为882.5℃,其低温晶体α为密排六方晶格,在882.5℃以上稳定的β晶体为体心立方晶格。  钛的导热性较差,其导热系数比不锈钢略低。当钛中存在杂质时,其导热系数则有所下降。表1 列出了工业纯钛与其他金属材料主要物理性能的比较。

      2 钛合金的焊接组织

  工业纯钛及α钛合金的焊接组织在常温下是单相,根据冷却速度的不同,生成锯齿状或针状组织。各种机械性能与母材相比没有大的变化,焊接性能良好。α+β钛合金在从β相冷却的过程中,形成马氏体(α'相),α'相的数量和性质按合金组成和冷却速度发生变化。一般情况下,随α' 相的增加,合金的延伸性、韧性降低,即使是焊接性良好的Ti-6Al-4V,当β稳定元素钒含量在5%以上时,焊接性能下降。β钛合金的马氏体生成温度低于室温,焊接处是亚稳定β相,所以焊接性不劣化。但因合金元素添加过多,往往缺乏延伸性。另外,时效和冷加工使合金强度提高,而焊接会使强度有所损失,故钛合金加工时不大采用焊接接合。      

      3 钛合金的焊接缺陷

      3.1 焊接接头区的脆化

      钛及钛合金焊接区易受气体等杂质的污染而产生脆化。造成脆化的主要元素有O、N、H、C等。常温下钛及钛合金比较稳定,但随着温度的升高,钛及钛合金吸收O、N、H 的能力也随之明显上升。Ti从250℃开始吸收氢,从400℃开始吸收氧,从600℃开始吸收氮。氮和氧对接头强度和弯曲塑性影响较大,随着焊缝中氮氧含量的增加,接头强度升高,弯曲塑性降低,氮的影响大于氧。氢主要影响接头的冲击韧性。

      3.2 焊接区裂纹倾向

    (1)热裂纹。

      由于钛及钛合金中含S、P、C 等杂质较少,很少有低熔点共晶在晶界处生成,而且结晶温度区间很窄,焊缝凝固时收缩量小,因此热裂纹敏感性低。

    (2)冷裂纹和延迟裂纹。

      当焊缝含氧、氮量较高时,焊缝性能变脆,在较大的焊接应力作用下,会出现裂纹,这种裂纹是在较低温度下形成的。

      在焊接钛合金时,热影响区有时也会出现延迟裂纹,氢是引起延迟裂纹形成的主要原因。防止延迟裂纹的办法,主要是减少焊接接头处氢的来源,必要时可进行真空退火处理,以减少焊接接头的氢含量。

      3.3 焊缝气孔

      气孔是钛及钛合金焊接中较为常见的缺陷,O2、N2、H2、CO2、H2O都可能引起气孔。钛及钛合金焊缝气孔大多分布在熔合区附近,这是钛及钛合金气孔的一个特点。 焊缝中的气孔不仅造成应力集中,而且使气孔周围金属的塑性降低,甚至导致整个焊接接头的断裂破坏,因此须严格控制气孔的生成。

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