無錫不銹鋼和鈦合金異種金屬焊接

異種金屬焊接因其將多種性能集于一身被應用到很多工業領域，在先進制造業中扮演著越來越重要的角色。若將鈦與無錫不銹鋼進行焊接，鈦合金-不銹鋼結構可使無錫不銹鋼的良好焊接性、耐磨性、低成本與鈦合金低密度和良好的耐腐蝕性能相結合，充分發揮兩種材料在性能和經濟上的互補優勢。

　　因此，無錫不銹鋼和鈦合金異種焊接在化工、航空和核工業等領域均有廣泛的應用。但是，不銹鋼和鈦合金因理化性能的差異，焊接界面易形成大量脆性金屬間化合物，無法得到優質的焊接結果。

　　故傳統熔焊工藝不適合無錫不銹鋼與鈦合金的異種焊接。采用爆炸焊雖然成功用于鈦鋼復合板，但只適用于一定形狀的工件，難以廣泛應用。目前用于鈦合金與不銹鋼異種金屬焊接的方法主要是擴散焊，電子束焊與激光焊。激光焊和電子束焊均具有加熱和冷卻迅速，焊縫深寬比大的優點，對異種金屬焊接時脆性化合物的形成有很好的抑制作用。擴散焊因其較小的溫度梯度，可以得到均勻性較好的結構，是一種近凈形接合過程。 

　　一、擴散焊 

　　擴散焊是指在高溫和一定壓力下，兩表面通過接觸面發生蠕變和擴散作用使結合面孔隙閉合而實現連接的一種焊接方式。無錫不銹鋼與鈦合金的直接擴散焊主要通過溫度和時間的合理搭配來得到較高的焊接質量。最佳溫度一般在900℃±50℃，時間為30~60min，要保證界面孔隙閉合并且Fe-Ti化合物厚度較小；壓強在5MPa左右，過高會增加接頭殘余應力。σ相，Fe2Ti，FeTi是不銹鋼與鈦合金擴散焊接時易形成的化合物，通過加入Ni，Cu等中間層可避免Fe與Ti元素的直接接觸，通過形成脆性較小的Ni-Ti，Cu-Ti相來減少或抑制Fe-Ti化合物相，可以在一定程度上提高接頭強度。Ag作為中間層可以得到韌性接頭，但成本較高。 

　　二、電子束焊接 

　　電子束焊接的原理是利用加速和聚焦的電子束轟擊置于真空或非真空中的焊件所產生的熱能進行焊接。具有能量密度高，冷卻速率快和可控性好的特點，能夠控制熔池尺寸及兩種金屬的熔合比，是一種具有獨特優勢的異種材料焊接方法。但是無錫不銹鋼與鈦合金直接采用電子束焊接會因大量Fe-Ti化合物在焊區的生成而無法得到完好的接頭。需要采用Cu及Cu-V復合中間層才能有效抑制脆性相的產生，并通過形成固溶體來提高焊接接頭的強度和韌性。在此基礎上，調整功率密度、束流及焊接速度來控制熱輸入量，改變偏移量以得到合適的熱量分布，進一步提高焊接質量。 

　　三、激光焊接 

　　激光焊接是利用高強度的激光束輻射到金屬表面，通過激光和金屬的相互作用，使金屬熔化，從而形成焊接。對于無錫不銹鋼和鈦合金的異種金屬焊接而言，激光焊較電子束焊有更高的加熱和冷卻速率，采用偏束可得到具有一定強度的直接焊合接頭，但強度偏低且質量波動大。采用Cu作為中間層可得與電子束焊接相似的焊接結果。