钛及钛合金的焊接性及焊接缺陷的防止.docx

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钛及钛合金的焊接性及焊接缺陷的防止

绪论

焊接是现代工业生产中不可缺少的先进制造技术，被广泛应用于机械、冶金、电力、锅炉、压力容器、建筑、桥梁、船舶、汽车、电子、航空、航天、军工和军事装备等产业和部门。

随着社会和生产的飞速发展，各领域中的科学技术水平不断提高，从而推动各行各业的进步。

工业是国民经济的基础，而重工业又是工业的重中之重，交通运输业则是发展各行各业的先导，石油化学工业又是尖端科学技术的发展对金属材料提出越来越高的要求，例如航空及宇航，氦反应堆对金属材料的要求特别严格，这就是要求研制耐高温、耐腐蚀、耐磨损、抗断裂、耐疲劳而重量又较轻的金属材料，钛合金的强度大，密度小，又具有较好的韧性和焊接性，因而钛合金在航空等工业中得到广泛的应用。

钛是难熔金属中的轻金属，密度为4.5克/cm3，只有铁的57%。

钛合金的强度可与高强钢相媲美，同时具有很好的耐热和耐低温性能，某些钛合金能在450℃-550℃之间和零下250℃下长期工作。

钛具有很好的耐盐类、海水和硝酸腐蚀的能力，Ti-30M合金更是能耐高浓度盐酸和硫酸的腐蚀。

钛是金属材料王国中的一颗新星，从工业价值、资源寿命和发展前景来看，它仅次于铁、铝，被誉为正在崛起的“第三金属”。

它是优质轻型、耐蚀结构材料，新型的功能材料和重要的生物材料，是重要的战略金属。

由于钛兼有钢、不锈钢、铝等结构材料的许多优良特性，在空中、陆地、海洋及宇宙超低温的外层空间都有着广泛的用途，因此，它又被称作“全能的金属”。

钛及钛合金在各种工业部门中，都存在着广阔的应用前景，因为各行各业中使用的设备零件基本上都承受着腐蚀、磨损及断裂等多种损伤，要提高设备的使用寿命就必须克服造成上述损伤的一家因素。

而钛及钛合金就具有抗腐蚀、耐磨损及高强度等诸多优点。

同钢制设备相比，钛制设备具有比较高的稳定性，显著延长了使用寿命，减少了修理费用，因而取代了钢制设备，使一些性能得到补偿。

钛合金的这些优点，使钛当之无愧的被称之为“太空”金属、“海洋”金属。

无疑，钛是继钢铁、铝之后崛起的“第三金属”，21世纪将是“钛的世纪”。

因而钛及其化合物的开采，冶炼，加工处理技术还在日新月异地向前发展。

第1章钛及钛合金的性能及应用

1.1钛的发现及其性能

钛是1791年被英国牧师格累高尔发现的。

1795年马丁，克拉普罗特在分析一种金红石时，认识到这种矿石是一种金属氧化物，并将这种金属命名为钛，由于钛很容易和常见的金属形成合金，在发现后很多年内，许多人企图从它的化合物中将它分离出来，都未获成功，直到1910年才由美国化学家亨特将很纯的TiCl4和金属Na一齐放进耐高压的钢缸中，将缸加热到红热，冷却后，洗去NaCl得到纯度高达99.9％的钛。

进入70年代以来，钛的年产量仍以15％的速度稳步上升。

例如英国,10年内对钛材料的需求量至少增长了800％。

钛外观似钢，具有银灰光译。

钛的强度大，钛合金抗拉强度达180kg/mm3。

钛的特性是密度小（4.51g/cm3），硬度大，熔点高（1675℃），高纯度钛具有良好的可塑性，但当有杂质存在时变得脆而硬。

在室温时钛不与氯气、稀硫酸、稀盐酸和硝酸作用，但能被氢氟酸、磷酸、熔融碱侵蚀。

钛很容易溶解于HF+HCl（H2SO4）中，钛最突出的性能是对海水的抗腐蚀性很强，有人将一块钛沉入海底，五年以后取上一看，上面粘附着许多小动物与海底植物，本身却一点也没有被锈蚀,表面上亮光闪闪！

1.2钛及钛合金的分类及其特点

国产工业纯钛有TA1、TA2、TA3三种，其区别在于含氢氧氮杂质的含量不同，这些杂质使工业纯钛强化，但是塑性显著降低。

工业纯钛尽管强度不高，但塑性及韧性优良，尤其是具有良好的低温冲击韧性；同时具有良好的抗腐蚀性能。

所以，这种材料多用于化学工业、石油工业等，实际上多用于350℃以下的工作条件。

根据钛合金退火状态的室温组织，可将钛合金分为三种类型：

α型钛合金、（αβ）型钛合金及β型钛合金。

1.α型钛合金

α型钛合金中，应用较多的是TA4、TA5、TA6型的Ti-AI系合金和TA7、TA8型的TiAISn合金。

这种合金室温下，其强度可达到931N/mm2，而且在高温下（500℃以下）性能稳定，可焊性良好。

此类合金中，工业纯钛，TA7,和耐蚀合金Ti-0.2Pb是典型的α合金，这类合金焊缝和热影响区为锯齿状α和针状α组织。

这类合金焊接性良好，在所有钛合金中它的焊接性最好，用钨极氩弧焊填加同质焊丝或不填加焊丝，在保护良好的条件下，焊接接头强度系数接近100％。

接头塑性稍差。

TA7合金焊接接头力学性能如下表1-1所示。

焊接接头塑性降低的主要原因在于：

表1-1TA7合金焊接接头力学性能

材料

抗拉强度（MPa）

延伸率

（％）

端面收缩率

（％）

板厚

焊接接头

902-921

11－14

25

3.3

母材

960

17－18

42

2.9

（1）焊缝为铸造组织，它比轧制状塑性低。

（2）粗晶由于钛合金导热性差，比热小，故高温停留时间长，约为钢的3－4倍。

冷却速度慢，焊缝和低缝区被加热高于相变温度，结果晶粒粗大。

（3）焊接时若加热冷却，容易产生α组织，对接头塑性也不利。

冷却速度对工业纯钛焊接接头力学性能影响很大。

冷却以10－200℃∕S较好，太快时α钛太多，太慢时过热太甚，都会使塑性降低。

2.α＋β合金

β型钛合金在我国的应用量较少，其使用范围有待进一步扩大。

此类合金最大特点使可热处理强化。

目前我国应用最多的这类合金主要有TC1、TC4、TC10三种，这类合金室温平衡组织为α＋β。

TC1合金退火状态下β相含量很少，焊接性良好。

焊接时冷却速度以12－150℃∕S为宜，TC4合金以α相为主，加热到β相转变温度（996±14℃）以上温度快冷时，α′为钛过饱和和针状马氏体，晶粒粗大的原始β相界清晰可见，焊接接头塑性特别时端面收缩率较低，但断裂韧性较高，一般可提高20％。

TC4合金多为退火状态下使用，为提高强度，可淬火状态下焊接，焊后时效。

TC4退火状态下焊接时接头系数可达100％。

接头塑性约为母材的一半，这是由于合金化程度高。

晶粒长大倾向小，而过大的冷速会使α′更细，更多，塑性降低也多的缘故。

根据上述分析可知，TC4合金焊接时可以采用较大的线能量，而不宜采用太小的线能量。

TC10合金时一种高强度，高淬透性合金。

由于合金元素含量较高焊接性较差。

厚12mm的TC10合金焊接时会出现热影响区裂纹。

预热250℃可预防裂纹并提高接头塑性。

3.β合金

这类合金又可分为亚稳合金和稳定合金两种。

亚稳合金（如TB2合金）。

这类合金平衡组织β加极少量α相。

容易得到亚稳β相。

焊后热处理时析出α相，容易引起脆性。

TB2合金抗拉强度可达1320MPa,焊后进行500－580℃，8h时效处理。

接头强度可达1180Mpa，延伸率可达7％，而经过500℃，8h+620℃，0.5h时效处理抗拉强度可达1080Mpa，延伸率可达13℃。

Ti-33Mo合金组织为稳定β相，是一种耐腐蚀钛合金，这类合金焊接时无相变，焊接性良好。

1.3钛及钛合金的理化性能及应用

纯钛的外观为银白色。

根据氢、氧、氮、铁等杂质的含量不同，纯钛分为三类：

TAl的含量<0.4％，TA2的含量<0.5％，TA3的含量<0.68％。

熔点为1668℃，高于目前牙科用高熔合金的熔点。

其结晶构状低温状态时（<885℃）为稳定稠密的六方晶体，在高温状态下（>885℃）则变为空心立方晶体。

比重为4.5g/cm3，无磁性，热膨胀系数为9.0X10-6cm/℃，室温状态其抗拉强度为33.6-67.2kg/mmz，延展性为24.5％-59.5％，挤压强度为40％-55％，硬度（HV）100-150。

铸造收缩率为1.75％，是目前牙科用高熔合金中收缩率最小的一种。

化学性质稳定，具有极佳的耐腐蚀性，与骨组织有很好的相容性，细胞毒性仅次于TO。

牙科铸造修复体主要使用TA2。

纯钛具有许多优良性能。

钛的密度为4.54g/cm3，比钢轻43%，比久负盛名的轻金属镁稍重一些。

机械强度却与钢相差不多，比铝大两倍，比镁大五倍。

钛耐高温，熔点1942K，比黄金高近1000K，比钢高近500K。

钛属于化学性质比较活泼的金属。

加热时能与O2、N2、H2、S和卤素等非金属作用。

但在常温下，钛表面易生成一层极薄的致密的氧化物保护膜，可以抵抗强酸甚至王水的作用，表现出强的抗腐蚀性。

因此，一般金属在酸、碱、盐的溶液中变得千疮百孔而钛却安然无恙。

液态钛几乎能溶解所有的金属，因此可以和多种金属形成合金。

钛加入钢中制得的钛钢坚韧而富有弹性。

钛与金属Al、Sb、Be、Cr、Fe等生成填隙式化合物或金属间化合物。

钛具有“亲生物”性。

在人体内，能抵抗分泌物的腐蚀且无毒，对任何杀菌方法都适应。

因此被广泛用于制医疗器械，制人造髋关节、膝关节、肩关节、胁关节、头盖骨，主动心瓣、骨骼固定夹。

当新的肌肉纤维环包在这些“钛骨”上时，这些钛骨就开始维系着人体的正常活动。

钛在人体中分布广泛，正常人体中的含量为每70kg体重不超过15mg，其作用尚不清楚。

但钛能刺激吞噬细胞，使免疫力增强这一作用已被证实。

目前，牙科领域所研制的钛合金达30余种，因受各种因素的影响，真正用于牙科领域中的钛合金种类却极少。

在日本，只有Ti-6Al-4V通过了厚生省的批准被用于牙科。

在我国，牙科领域中所用的钛合金种类有Ti-6Al-4V，Ti75。

开发合金化钛的目的是为了克服纯钛在制作铸造支架过程中的缺点，以提高其强度、硬度及弹性。

钛具有超众的性能和储藏量大（在地壳中约占总重量的0.42%,在金属世界里排行第七，含钛的矿物多达70多种、在海水中含量是1ug/L，在海底结核中也含有大量的钛）的特点。

目前钛的用途发展很快，已被广泛应用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、军工、轻工、化工、纺织、医疗以及石油化工等领域。

第2章　钛及钛合金的焊接特性及焊接工艺

2.1钛及钛合金的焊接性分析

钛及钛合金的焊接性能，具有许多显著特点，这些焊接特点是由于钛及钛合金的物理化学性能决定的。

一、气体及杂质污染对焊接性能的影响

在常温下，钛及钛合金是比较稳定的。

但试验时，在焊接过程中，液态熔滴和熔池金属具有强烈吸收氢、氧、氮的作用，而且在固态下，这些气体已与其发生作用。

随着温度的升高，钛及钛合金吸收氢、氧、氮的能力也随之明显上升，大约在250℃左右开始吸收氢，从400℃开始吸收氧，从600℃开始吸收氮，这些气体被吸收后，将会直接引起焊接接头脆化，是影响焊接质量的极为重要的因素。

1.氢的影响氢是气体杂质中对钛的机械性能影响最严重的因素。

焊缝含氢量变化对焊缝冲击性能影响最为显著，其主要原因是随缝含氢弹量增加，焊缝中析出的片状或针状TiH2增多。

TiH2强度很低，故片状或针状卫HiH2的作用例以缺口，合冲击性能显著降低；焊缝含氢量变化对强度的提高及塑性的降低的作用不很时显。

2.氧的影响氧在钛的α相和β相中都有有较高的熔解度，并能形成间隙固深相，使用权钛的晶伤口严重扭曲，从而提高钛及钛合金的硬度和强度，使塑性却显著降低。

为了保证焊接接应的性能，除了在焊接过程中严防焊缝及焊按热影响区发主氧化外，同时还应限制基本金属及焊丝中的含氧量。

3.氮的影响在700℃以上的高温下，氮和钛发生剧作用，形成脆硬的氮化钛而且氮与钛形成间隙固溶体时所引起的晶格歪挪程度，比是量的氧引起的后果更为严重，因此，氮对提高工业纯钛焊缝的抗拉强度、硬度，降低焊缝的塑性性能比氧更为显著。

4.碳的影响碳也是钛及钛合金中常见的杂质，实验表明，当碳含量为0.13%时，碳因深在α钛中，焊缝强度极限有些提高，塑性有些下降，但不及氧氮的作用强烈。

但是当进一步提高焊缝含碳量时，焊缝却出现网状TiC，其数量随碳含量增高而增多，使焊缝塑性急剧下降，在焊接应力作用下易出现裂纹。

因此，钛及钛合金母材的含碳量不大于0.1%，焊缝含碳量不超过母材含碳量。

二、钛表面的着色处理及焊接

对于使用纯钛制作的修复体，尽管是经过抛光处理，最终所得到的修复体表面颜色多呈银灰色，看起来不如钴铬合金的光亮度好，这是由于钛的特性所决定的。

为了克服其不足，利用对其表面进行着色处理，以得到满意的表面色泽，同时提高了商用价值。

特别是对钛铸件表面的适当处理后所得到的金黄色不仅弥补了钛铸件表面色泽的灰暗不足，而且审美效果远远超过了钴铬合金支架，同时还具有增强其表面耐磨性、抗腐蚀性及机械性能等效果。

目前常用的表面着色方法有以下几种：

1.热氧化法

钛铸件抛光处理后，在大气中均匀加热到300℃后维持60分钟，加热到400℃后维持15分钟即可得到淡黄色的表面。

此法简便易行，但难以控制好铸件均匀升温和准确把握时间，易发生钛铸件表面着色不均匀的缺点。

但此方法有助于钛的耐腐蚀性提高。

2.化学氧化法

抛光后的钛铸件置于含量<0.2％的盐酸中煮沸24小时使其表面呈金色，或置于30％的硝酸中煮沸24小时使其表面成为淡黄色。

此方法铸件的耐腐蚀性不如热氧化法，加工时间也较长。

3.阳级氧化法

指在适宜的电解质溶液中，以钛为阳极，利用银、铂、钛、不锈钢等为阴极，通人一定的直流电后，利用法拉第定律，在阳极的钛表面形成氧化反应而形成氧化膜。

常用的电解液有硫酸、磷酸、硼酸等。

此法易受电解条件、钛铸件表面研磨程度、酸洗、脱脂等多种因素的影响。

因此，要达到理想的表面着色效果，需反复实验。

此方法可提高钛铸件的耐磨耗性，但其耐腐蚀性不如热氧化法。

目前日本已研制成功利用电解磨料抛光技术使钛表面达到镜面研磨效果，并可使钛及钛合金铸件表面呈18K金的金黄色、近似纯金的金黄色或其它的色泽，为钛铸件表面着色方法开辟了另一条新途径。

4.氮化法

钛表面的氮化方法有多种，但最为常用的方法是将钛置于氮气中，加热到750—900℃，在钛表面形成薄薄的TiN层，呈黄金色。

但此种方法形成的TiN层耐磨耗性较差，表面晶粒易发生变粗大和脆性增加等不足。

除了上述方法外，还有激光氮化处理技术、离子氮化技术等。

目前表面着色技术精度要求高的物品如眼镜架、服饰用品等多采用离子氮化技术处理，不仅价格低廉，而且经此方法着色后的钛表面的晶粒不易变粗，耐磨耗性及精度均较好。

2.2焊接材料

1.填充金属一般来说，钛及钛合金焊接时，填充金属与母材的标称成分相同，为改善接头的韧、塑性，有时采用强度低于母材的填充金属。

例如，工业纯钛（TA1、TA2不用TA3）作填充金属焊接TA7和厚度不大的TC4用TC3焊TC4。

为了改善焊缝的韧塑性，填充金属的间隙元素含量较低。

一般只有母材的一半左右，例如W（O）≤0.12%W（N）≤0.03%W（H）≤0.06%W（C）≤0.04%。

填充金属直径1-3mm。

因为具有较大表面积/体积比。

如果焊丝表面稍有沾污，焊缝可能被严重污染。

焊丝缺陷如裂纹皱折等会聚集污染物，又难于清理。

故这种焊丝不能应用。

焊前焊丝应认真清理，去除拉丝时附着的润滑剂；也可用硝酸、氢氟酸水溶液清洗，以确保表面清洁。

2.保护气体一般采用氩气，只有在深熔焊和仰焊位置焊接时，有时才用氩气，前者为增加熔深后者为改善保护。

为保护效果，一般采用一级纯氩σ（Ar）其露点低于-60℃，由于橡皮软管会吸气，一般不采用多用环氧基或乙烯基塑料软管输送保护气体。

2.3焊前清理

在焊接和钎焊前，待焊区及其周围必须仔细清理去除污物并干燥。

1.除油脂金属表面无氧化皮时，仅需除油脂，有氧化皮应先除氧化皮后除油脂。

对油污、油脂、油化、挂印等污染物可采用适当的溶剂清洗，最常用的是3%氢氟酸-35%硝酸水溶液，温度为室温，时间为10分钟左右，酸洗后用清水冲洗烘干。

当存在应力腐蚀危险时，不能用自来水冲洗，而用不含氯离子的清水冲洗。

钛制品焊前装配时应戴塑料手套，以防挂印污染。

而戴橡胶手套可能留下增塑剂而引起气孔。

刚剪切的板边也往往采用上述酸洗工艺，这是因为剪切板边存在金属碎片，小裂纹等，这容易引起焊缝气孔，使用氢氟酸时应注意有关操作安全，机械磨光，刮削待焊表面，并随后用无水工醇清洗的方法有时可代替酸洗处理。

2.除氧化皮，在600℃以上形成的氧化皮很难用化学方法清除，可用不锈钢丝刷后锉刀清理，也可用喷丸后蒸气喷丸进行清理，可以可采用磨削，此时应采用碳化硅砂轮，用上述方法进行机械清理后，一般接着进行酸洗，以确保无氧化皮和油脂污染。

若需要延长清理后的零件储存时间，可将这些零件存放在干燥剂的容器中后放在可控湿度的储存室中，如不可能这样做时，可在临焊前轻微酸洗。

当厚板开坡口后，许多人往往只注意清理坡口，而忽视了钝边（对接面）的清理。

实践证明，只清理坡口，不清理钝边，往往产生气孔、夹渣等缺陷。

某些不重要的工件，也可以除油后不经其他清理便进行焊接。

工件和焊丝经过清洗后，在存放过程中会重新产生氧化膜，特别是在潮湿环境下，以及在被酸、碱等蒸汽污染的房间里，氧化膜生长得更快。

因此，工件和焊丝清洗后到焊接前的存放时间应尽量缩短，时间超过规定，需要重新清理。

铝在高温时强度很低，还界时容易下塌。

为了保证焊透而又不致塌陷，常采用垫板来托住熔化，软化的金属。

垫板可采用石墨、不锈钢或碳钢等。

垫板表面开一个圆弧形槽，以保证焊缝背面成形。

也可以不加垫板，采用单面焊双面成形工艺，但要求参数选择合理、操作熟练。

薄小件一般不预热。

厚度超过5-8mm的厚大件，为了使接头附近达到所需要的焊接温度，以防止变形、未焊透，减少气孔等缺陷，焊前应进行预热。

一般将工件慢慢加热到100-300℃左右。

可以用氧乙炔焰、电炉或喷灯等来加热。

2.4焊接工艺

应用最多的是钨极氩弧焊，近年来等离子弧焊接，电阻点焊和缝焊，钎焊和扩散焊亦得到应用，厚大工件焊接时可采用熔化极氩弧焊，真空电子束焊，无氧熔剂埋弧焊和电渣焊。

一、钨极氩弧焊

分为敞开式焊接和箱内焊接，它们又各自分为手工焊和自动焊。

敞开式焊接即普通氩弧焊，它靠焊矩喷嘴，拖罩和背面保护装置通以适当流量的氩或氩氦混合气，将焊接高温区与空气隔开以防空气沾污焊接高温区，氦气也可单独作为保护气，并有熔深大的优点。

喷嘴结构和尺寸对焊接质量影响极大，喷嘴结构不合理时会出现涡流或刚度不大的层流，前者会带入空气，空气进入电弧区，沾污溶池，使焊缝金属冶金质量变坏，焊缝起皱，外观极差，这是绝对不允许存在的，由于钛及钛合金导热性差，冷却速度慢，高温停留时间长，加入钛的活性强，故喷嘴直径要大些，一般取16-18mm，喷嘴到工件距离应小些，为提高保护效果和保证可见性和焊矩可达性，可以采用双层气流保护的焊矩.

对于厚度大于0.5mm的焊件来说，喷嘴以不足以保护焊缝和近缝区高温金属，一般需附加拖罩为便于操作，喷嘴和拖罩可做成一体，自动焊拖罩长60-200mm,视焊件厚度而定，薄的焊件拖罩短些，厚的罕见则要长些，焊缝直缝用平的拖罩，环缝用弧形拖罩，氩气由近气管进入分布管，分布管靠近进气的一侧钻有直径0.8-1.0mm小孔，孔距10mm左右，氩气经不锈钢网或多孔板进入保护区，不锈钢网或多孔板起到类似气筛作用，网或多孔板到焊件的距离不小于8mm。

以保证保护效果为防拖罩过热，自动焊时可用流水冷却拖罩。

二、熔化极氩弧焊

此法比钨极氩弧焊有效大的热功率，用于中厚度产品焊接，可减少焊接层数，提高焊接速度和生产率，降低成本，另外气孔比钨极氩弧焊也少，此法的主要缺点是飞溅问题，喷射过渡则适于较厚件焊接，由于熔化极焊接时填丝多，故焊接坡口角度较大，后15-25mm一般选用900单面V形坡口或不开坡口，留1-2mm间隙两面各焊一道，钨极氩弧焊的拖罩可用于熔化极焊接，只是由于焊速较高，高温区较长，拖罩要适当加长并用流水冷却。

三、等离子弧焊接

与钨极氩弧焊相比，等离子弧焊接具有能量集中，单面焊双面成形弧长变化对熔透程度影响小，无钨夹杂，气孔少和接头性能好等优点，非常适于钛及钛合金的焊接，可用“小孔型”和“熔透型”两种方法进行焊接。

“小孔型”一次焊接的适合厚度为5mm-15mm的钛材，“熔透型”适用于各种厚度，但一次焊透的厚度较小。

3mm以上一般需要开坡口，填丝焊多层，可以使用氩弧焊拖罩，只是随厚度增加和焊速提高，拖罩长度要适当加长。

由于高温等离子焰流过小孔为保证小孔的稳定，氩弧焊背面垫板不能使用，背面沟槽尺寸要大大增加，一般取宽，深各20-30mm即可。

背面保护气流量也要增加15mm以上，钛材焊接时可以开V形或U形坡口，钝边取6-8mm。

用“小孔型”等离子弧焊封底，然后用埋弧焊，钨极氩弧焊或“熔透型”等离子弧焊填满坡口。

由于氩弧焊封底时，钝边仅1mm左右，故用等离子弧焊封底可大大减少焊接层数，填丝量和焊接角变形，并能提高生产率和降低成本。

“熔透型”多用于3mm以下薄板焊接，它比钨极氩弧焊容易保证焊接质量，用钨极氩弧焊焊接熔炼钛材电极时，常常出现钨夹杂，直接影响钛锭和钛材质量，采用“熔透型”等离子弧焊接很容易解决这一问题。

钛的弹性模量仅相当于铁的1/2，因此在应力相同的条件下，钛及钛合金焊接接头将发生比较显著的变形。

等离子弧的能量密度介于钨极氩弧和电子束之间，用等离子弧焊接钛及钛合金时，热影响区较窄，焊接变形也较易控制。

目前微束等离子弧焊已经成功地应用于薄板的焊接。

采用3～10A的焊接电流可以焊接厚度为0.08～0.6mm的板材。

由于液态钛的密度较小，表面张力较大，利用等离子弧的小孔效应可以单道焊接厚度较大的钛和钛合金，保证不致发生熔池坍塌，焊缝成形良好。

通常单道钨极氩弧焊时工件最大厚度不超过3mm，并且因为钨极距离熔池较近，可能发生钨极熔蚀，使焊缝渗入钨夹杂物。

等离子弧焊接时，不开坡口就可焊透厚度达15mm的接头，不可能出现焊缝渗钨现。

由于其焊接速度快，焊缝美观，焊缝质量好，成本低，等离子焊接已广泛运用于设备制造业中对各种型式的接头进行焊接、医疗设备、真空装置、薄板加工、波纹管、仪表、传感器、汽车部件、化工密封件等。

　　微束等离子焊更是在实际运用中显露出巨大的优势，其焊缝质量可与激光焊比肩。

微束等离子技术已成功的应用于大多数金属的焊接，如钢、不锈钢、各种合金钢、铜、镍、钛、钼、钨、金、铂、铑、钯等各种金属及其合金材料。

典型应用产品有传感器膜盒，焊接波纹管，微电机定子铁心，电子产品，不锈钢锅等。

四、真空电子束焊

真空电子束焊非常适用于钛及钛合金的焊接，这主要是因为它具有一系列的优点：

焊接冶金质量好，焊缝窄，深度比大，焊接角变形小，焊缝及热影响区不会被空气沾污，焊接厚件时效率高等，其缺点是焊缝的母材过渡不平滑，容易出现气孔和结构尺寸受真空室限制等，为预防气孔，焊前要认真清理。

多用酸洗和机械加工，为改善焊缝向母材的过渡可焊两道，第一道为高功率密度的深熔焊，第二道为低功率密度的修饰焊，这可大幅度提高接头疲劳性能，电子束摆动可改善焊缝成形，细化晶粒和减少气孔，接头性能也随之提高，有时背面加垫板，用以预防未焊透或成形不良带来的不利影响。

五、摩擦焊

钛及钛合金摩擦焊没有特殊困难，为了获得良好的焊接接头，需要将接触表面加热到锻造温度，并随即施以顶锻力，使界面紧密接触并以界面挤出金属，惯性摩擦焊时从界面开始接触到转动停止的时间间隔从不足1秒到4秒，线速度从250-630m/min,压力从60MPa到100MPa与合金钢，镍基合金相比速度要高些，压力要小些。

六、钎焊

钎焊是钛及钛合金与其他金属最简单可靠的连接方法，亦可用于钛及钛合金的连接。

由于钛的高温活性强，钎焊一般在真空或氩气保护下进行，钛容易与钎料合金化，故易于钎焊，但同时也容易形成金属间化合物，引起接头脆性，为此应选择合适的钎料和降低钎焊温度，缩短钎焊时间以便不形成或少形成脆性的金属间化合物。

钎焊前清理极为重要，表面的污锈等直接影响钎料流动和润湿过程和钎焊质量，一般用酸洗进行焊前清理。

钛与其他金属钎焊时，有时预先熔敷一薄层钎料于被钎焊的工件表面上，用此方法甚至可以用火焰钎焊，无氧熔剂和熔敷的钎料起到保护钛不受空气沾污的作用。

面积大，形状复杂和要求变形小的