如何進行銅與鈦合金板的焊接？

發布時間：2021-12-27 01:05:27 丨 瀏覽次數：

銅與鈦合金板的晶格類型、熔點、熱導率、線脹系數及化學成分相差懸殊，因此焊接時有很大困難。        

 1）焊縫容易形成氣孔        

（1）銅與鈦高溫時吸氫能力很強, 氫在液態的銅與鈦中溶解度較大。       

（2）高溫冶金反應熔池內產生氣體。        

（3）焊接區周圍的氧、氮氣體浸入熔池中。        

熔池結晶過程中，氣體不能全部逸出熔池表面，殘留在焊縫中形成氣孔。        

2）焊接接頭裂紋傾向大        

銅與鈦焊接時，在兩種母材金屬側能形成共晶體和氫化物，在焊接應力作用下易產生裂紋。        

（1）銅與鉍形成共晶點為270℃的（Cu+Bi）共晶體。        

（2）銅與鋁形成共晶點為326℃的（Cu+Pb）共晶體。        

（3）銅與硫化亞鐵形成共晶點為1067℃的（Cu+Cu2O）的共晶體。        

（4）鈦母材金屬側形成片狀的氫化物TiH2，產生氫脆作用。        

（5）銅與鈦的線脹系數相差1倍多，焊接時會產生較大的應力。       

 3）焊接接頭的力學性能低        

（1）氧化膜能削弱銅與鈦的晶間結合，如焊縫中含氧達0.38%時，接頭彎曲角由180°降至120°。        

（2）大量的共晶體和氫化物顯著降低焊接接頭的塑性和韌性。        

（3）銅與鈦的互溶性很小，高溫時容易形成金屬間化合物。如Ti2Cu、TiCu、Ti3Cu4、Ti2Cu3、TiCu2、TiCu4，增加脆性，降低塑性，并使焊縫金屬的抗腐蝕性能顯著降低。      

銅與鈦或鈦合金采用真空擴散焊、氬弧焊、等離子弧焊、釬焊及電子束焊可獲得優良的焊接接頭。        

例如：采用真空擴散焊，真空擴散焊的特點是接頭不氧化、焊縫外形美觀、產品質量好。其主要操作過程為：焊前銅母材金屬（如T2）用三氯乙烯清洗，除掉油污等雜物。然后在10%的硫酸溶液中浸蝕1min，再用蒸餾水洗滌，然后進行退火處理，退火溫度為820~830℃，退火時間10min。        

鈦母材金屬（TA2）用三氯乙烯清洗后，在體積分數為2%的HF和體積分數為50%的HNO3水溶液中，用振動方法浸蝕4min，去除氧化膜，然后用水和酒精清洗干凈。        

（4）將清理干凈的兩種母材金屬按工藝要求進行組裝，然后放入真空爐內進行焊接。其焊接參數為：焊接溫度為810℃±10℃，壓力為5~10MPa, 時間為10min，真空度為1.3332×10-8~ 1.3332×10-9MPa。在兩種母材金屬之間可以加中間擴散層，通常擴散層材料選用鈮金屬，也可以不加中間擴散層。焊后要仔細清理接頭表面。        

如采用氬弧焊焊接銅與鈦，選用鈰鎢極可以提高焊接質量和有益于人體健康。如焊銅合金（QCr0.5）與鈦合金（TC2）時，可用鈮做過渡層材料，氬氣純度為99.8%可獲得優質接頭。