如何进行铜与钛合金板的焊接？

发布时间：2021-12-27 01:05:27 丨 浏览次数：

铜与钛合金板的晶格类型、熔点、热导率、线胀系数及化学成分相差悬殊，因此焊接时有很大困难。        

 1）焊缝容易形成气孔        

（1）铜与钛高温时吸氢能力很强, 氢在液态的铜与钛中溶解度较大。       

（2）高温冶金反应熔池内产生气体。        

（3）焊接区周围的氧、氮气体浸入熔池中。        

熔池结晶过程中，气体不能全部逸出熔池表面，残留在焊缝中形成气孔。        

2）焊接接头裂纹倾向大        

铜与钛焊接时，在两种母材金属侧能形成共晶体和氢化物，在焊接应力作用下易产生裂纹。        

（1）铜与铋形成共晶点为270℃的（Cu+Bi）共晶体。        

（2）铜与铝形成共晶点为326℃的（Cu+Pb）共晶体。        

（3）铜与硫化亚铁形成共晶点为1067℃的（Cu+Cu2O）的共晶体。        

（4）钛母材金属侧形成片状的氢化物TiH2，产生氢脆作用。        

（5）铜与钛的线胀系数相差1倍多，焊接时会产生较大的应力。       

 3）焊接接头的力学性能低        

（1）氧化膜能削弱铜与钛的晶间结合，如焊缝中含氧达0.38%时，接头弯曲角由180°降至120°。        

（2）大量的共晶体和氢化物显著降低焊接接头的塑性和韧性。        

（3）铜与钛的互溶性很小，高温时容易形成金属间化合物。如Ti2Cu、TiCu、Ti3Cu4、Ti2Cu3、TiCu2、TiCu4，增加脆性，降低塑性，并使焊缝金属的抗腐蚀性能显著降低。      

铜与钛或钛合金采用真空扩散焊、氩弧焊、等离子弧焊、钎焊及电子束焊可获得优良的焊接接头。        

例如：采用真空扩散焊，真空扩散焊的特点是接头不氧化、焊缝外形美观、产品质量好。其主要操作过程为：焊前铜母材金属（如T2）用三氯乙烯清洗，除掉油污等杂物。然后在10%的硫酸溶液中浸蚀1min，再用蒸馏水洗涤，然后进行退火处理，退火温度为820~830℃，退火时间10min。        

钛母材金属（TA2）用三氯乙烯清洗后，在体积分数为2%的HF和体积分数为50%的HNO3水溶液中，用振动方法浸蚀4min，去除氧化膜，然后用水和酒精清洗干净。        

（4）将清理干净的两种母材金属按工艺要求进行组装，然后放入真空炉内进行焊接。其焊接参数为：焊接温度为810℃±10℃，压力为5~10MPa, 时间为10min，真空度为1.3332×10-8~ 1.3332×10-9MPa。在两种母材金属之间可以加中间扩散层，通常扩散层材料选用铌金属，也可以不加中间扩散层。焊后要仔细清理接头表面。        

如采用氩弧焊焊接铜与钛，选用铈钨极可以提高焊接质量和有益于人体健康。如焊铜合金（QCr0.5）与钛合金（TC2）时，可用铌做过渡层材料，氩气纯度为99.8%可获得优质接头。