钛及钛合金焊接中气体与杂质对其性能的影响

发布时间：2024-05-11 16:03:24 丨 浏览次数：

关于焊接技术

　　钛及钛合金以其独特的物理和化学性质，在航空航天、化工、医疗等领域得到了广泛的应用。然而，这些材料在焊接过程中却面临着诸多挑战，其中气体和杂质的影响尤为显著。本文将从气体和杂质的角度，探讨它们对钛及钛合金焊接性能的影响。

　　1、气体对焊接性能的影响

　　在焊接过程中，气体对钛及钛合金的影响不容忽视。氢、氧和氮是焊接过程中常见的气体元素，它们对焊缝的质量和性能有着直接的影响。

　　首先，氢是影响钛机械性能的关键因素。焊接过程中，氢会进入焊缝金属中，形成片状或针状的TiH2。这种化合物的强度较低，会显著降低焊缝的冲击性能。因此，控制焊缝中的氢含量是提高焊接质量的重要措施之一。

　　其次，氧和氮也会对钛及钛合金的焊接性能产生显著影响。氧可以在钛的α相和β相中形成间隙固相，导致焊缝硬度和强度的增加，但塑性明显降低。而氮则会在高温下与钛形成脆性和硬质的氮化钛，进一步降低焊缝的塑性。为了防止这些不利影响，需要在焊接过程中严格控制氧和氮的含量。

　　2、杂质对焊接性能的影响

　　除了气体元素外，杂质也是影响钛及钛合金焊接性能的重要因素。碳是钛及钛合金中常见的杂质之一。当碳含量较高时，会导致焊缝中出现网状TiC，从而显著降低焊缝的塑性。此外，硫、磷等杂质也会在焊接过程中形成低熔点共熔物，增加焊缝产生热裂纹的风险。

　　为了降低杂质对焊接性能的影响，需要严格控制母材和焊丝的化学成分，确保杂质含量在合理范围内。同时，在焊接过程中还需要采取有效的措施，如选择合适的焊接工艺参数、对焊接部位进行预热等，以减少焊接应力和裂纹的产生。

　　3、焊缝裂纹与气孔问题

　　钛及钛合金焊接过程中，裂纹和气孔是常见的缺陷。裂纹主要分为热裂纹和冷裂纹两种。由于钛及钛合金中杂质含量较少，热裂纹的出现概率相对较低。然而，冷裂纹却是一个需要重点关注的问题。这种裂纹通常在焊接后的数小时或更长时间内出现，称为延迟裂纹。研究表明，这种裂纹与焊接过程中氢的扩散有关。为了防止冷裂纹的产生，需要减少焊接接头中的氢源，如采用真空退火处理等方法。

　　气孔是另一个常见的焊接缺陷，其形成主要与氢的影响有关。为了防止气孔的产生，需要确保氩气保护的纯净度、彻底清除焊件和焊丝表面的油污等有机物、控制氩气的流量和速度以及选择合适的焊接工艺参数等。

　　综上所述

　　气体和杂质对钛及钛合金的焊接性能具有显著影响。为了提高焊接质量，需要严格控制焊接过程中的气体和杂质含量，并采取有效的措施防止裂纹和气孔的产生。只有这样，才能充分发挥钛及钛合金的优异性能，为各行业的发展提供有力支持。