鈦及鈦合金焊接中氣體與雜質(zhì)對其性能的影響

  鈦及鈦合金因其獨特的物理和化學(xué)性質(zhì)，在航空航天、化工、醫(yī)療等多個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而，在焊接這些材料時，氣體和雜質(zhì)的存在對其性能有著顯著影響，必須引起高度重視。

氣體對焊接性能的影響

氫

  氫是焊接過程中常見的有害氣體之一，它會進入焊縫金屬中形成片狀或針狀的TiH?化合物。TiH?的強度較低，會顯著降低焊縫的沖擊性能，特別是在低溫條件下。因此，控制焊縫中的氫含量是提高鈦及鈦合金焊接質(zhì)量的關(guān)鍵措施之一。通常，通過選用低氫型焊條、焊劑以及進行嚴格的焊前預(yù)熱和焊后熱處理，可以有效降低氫含量。

氧和氮

  氧和氮也是焊接過程中需要嚴格控制的氣體元素。氧可以在鈦的α相和β相中形成間隙固相，導(dǎo)致焊縫硬度和強度的增加，但塑性會顯著降低。氮則會在高溫下與鈦形成脆性和硬質(zhì)的氮化鈦，進一步降低焊縫的塑性。為了防止這些不利影響，焊接過程中應(yīng)使用高純度的氬氣作為保護氣體，并嚴格控制焊接環(huán)境中的氧和氮含量。

雜質(zhì)對焊接性能的影響

碳

  碳是鈦及鈦合金中常見的雜質(zhì)之一。當碳含量較高時，焊縫中會出現(xiàn)網(wǎng)狀TiC，顯著降低焊縫的塑性。因此，在選材時應(yīng)嚴格控制母材和焊絲的碳含量，避免使用過高的碳含量材料。

硫和磷

  硫和磷等雜質(zhì)也會在焊接過程中形成低熔點共熔物，增加焊縫產(chǎn)生熱裂紋的風險。這些雜質(zhì)的存在會降低焊縫的韌性，并可能導(dǎo)致焊接接頭在應(yīng)力集中區(qū)域產(chǎn)生裂紋。為了降低這些雜質(zhì)的影響，應(yīng)選用高純度的母材和焊絲，并在焊接過程中嚴格控制焊接工藝參數(shù)。

焊縫裂紋與氣孔問題

裂紋

  鈦及鈦合金焊接過程中常見的裂紋包括熱裂紋和冷裂紋。熱裂紋主要由低熔點共晶物引起，而冷裂紋則與焊接接頭中的氫擴散有關(guān)。為了防止裂紋的產(chǎn)生，除了控制氣體和雜質(zhì)含量外，還需要選擇合適的焊接工藝參數(shù)、對焊接部位進行預(yù)熱和后熱處理等措施。

氣孔

  氣孔是鈦及鈦合金焊接過程中常見的另一種缺陷，其形成主要與氫的影響有關(guān)。為了防止氣孔的產(chǎn)生，需要確保氬氣保護的純凈度、徹底清除焊件和焊絲表面的油污等有機物、控制氬氣的流量和速度以及選擇合適的焊接工藝參數(shù)等。

結(jié)論

  綜上所述，氣體和雜質(zhì)對鈦及鈦合金的焊接性能具有顯著影響。為了提高焊接質(zhì)量，必須嚴格控制焊接過程中的氣體和雜質(zhì)含量，并采取有效的措施防止裂紋和氣孔的產(chǎn)生。只有這樣，才能充分發(fā)揮鈦及鈦合金的優(yōu)異性能，為各行業(yè)的發(fā)展提供有力支持。