消除钛合金激光焊接的隐患

!"焊接技术#$$!年#月第%$卷第!期

钛及多种类型钛合金由于具有许多独特的性能优势，包括高比强度和比刚度、良好的高温性能和耐腐蚀性能、优异的综合力学性能和加工性能，目前已得到世界各国的普遍重视，并获得了广泛应用。钛合金材料的应用从最初的军事工业发展到今天的多种领域，一方面证明了钛合金的巨大用途，另一方面也预示着钛合金材料开发研制的光辉前景。我国的钛资源丰富，钛合金的应用在我国必将不断扩展。!

钛合金的焊接

通常情况下，钛及其合金具有良好的焊接性能，但必须排除活性气体（包括空气中的&#、’#及水分等）的污染，并保持工件的清洁。焊接接头的性能在很大程度上受到焊接工艺的影响，特别是惰性气体的保护效果。

钛合金的焊接方法主要有钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊、摩擦焊、激光焊、电阻焊、等离子弧焊、电子束焊及扩散焊等。合金的成分和微观结构是决定其焊接性的重要方面，特别是在!相存在的时候，往往会造成焊接性能的恶化。

纯钛和"钛合金通常具有良好的焊接性，并且接头具有比较理想的强度和塑韧性，但一般需进行焊后去应力退火。某些"!!钛合金在退火或固溶处理状态下是可焊的，而且还要在焊后进行时效处理。稳定的"!!钛合金焊接时容易脆化，这主要是由于在焊缝和热影响区发生了相转变。一些!钛合金在退火和固溶状态下也是可焊的。

钨极氩弧焊（()*+）和熔化极气体保护焊（(,*+）是焊接钛合金最常用的焊接工艺，但是在指标要求严格的场合（如军工产品和武器装备），飞溅和接头成形就成为限制其应用的重要因素。

激光加工的迅速发展为钛合金的焊接提供了新的

手段，激光焊接由于具有能量集中、焊缝成形好、操作简单、易于监测等优势-!.，非常适合焊接各种厚度的钛合金材料，必将成为钛合金焊接的主导方向。"

钛合金激光焊接的保护气体与保护装置

钛及钛合金具有较强的气体吸收能力，如图!所示，纯钛在#/$0左右开始吸氢，1$$0开始吸氧，"$$0开始吸氮-#.。钛及钛合金少量吸收这些气体后，气体原子将以间隙或置换的形式固溶在晶格中，改变材料的原始晶格排列，降低钛及钛合金的性能；随着时间的增加，气体以过饱和的形式存在，并易于形成晶间化合物，严重恶化材料的综合性能。由于钛合金激光焊接时接头区域的温度远远高于"$$0，所以在没有保护措施的情况下，空气中的有害污染物（氢、氧、氮、碳等）就极易侵入焊接区，从而造成接头脆化，产生气孔，并大幅度降低材料韧性。

收稿日期：#$$$2$12!#

基金项目：自然科学基金资助项目3/455!$$#6

作者简介：王家淳3!47#—6，工程师，北京有色金属研究总院博士研究生，从事钛合金激光焊接的科研工作8

图!

纯钛的气体吸收曲线

摘要：简述钛合金应用现状及其焊接方法，指出激光焊接应用于钛合金加工的优势所在，提出钛合金激光焊接气体保护方案与具体措施，钛合金焊件清理的步骤及检验钛合金激光焊接接头污染程度的方法。关键词：钛合金；激光焊接；气体保护；焊前清理中图分类号：)(1/"87

文献标识码：9

王家淳

3北京有色金属研究总院，北京!$$$556

消除钛合金激光焊接的隐患

文章编号：!$$#2$#/:3#$$!6$!2$$!"2$#

?工艺与新技术?

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