4.3显微硬度分布测试实验结果分析 21

5钛钢复合板的焊接性研究 22

5.1金相结果分析 22

5.2扫描电镜实验结果分析 25

5.3显微硬度分布测试实验结果分析 26

结论 27

致 谢 28

参考文献 29

1  引言

1.1课题的意义

钛是一种最重要的非铁金属，并且在制作各种化学反应容器、热交换器等石油化工航空航天工业中得到广泛应用，因为其重量轻，良好的耐腐蚀性，高强度，不容易发生断裂行为和高熔点的特点。Ti合金在300度以下呈现良好的成形性和强度，Ti-6Al-4V合金一直是主要的的机械部件，这种合金具有优异出色的拉伸强度和疲劳强度和腐蚀抗性，现已主要用于飞机结构和发动机部分。但是对价格来讲，钛及钛合金相对高的多，在满足产品使用性能要求的前提下，又可以尽可能降低产品的成本，是人们一直以来努力追求的目标。爆炸焊接是以炸药为能源来进行金属间的焊接和生产金属复合材料的一门高新技术。使用爆炸复合法生产的钛-钢复合板既可以保证产品具有钛优异的耐腐蚀性，又可以使得其具有普通钢板作为结构件所需的强度和塑性，使产品的生产成本大幅度降低，钛-钢复合板在石油化工、海洋工程等许多领域中有着广泛的应用前景。而钛钢复合板的再次组合拼接却存在着很多问题。例如，复合板的焊接应采用特别的焊接接头形式和坡口结构，以及对钛钢复合板接接头界面成分与组织的控制，防止脆性的钛钢金属间化合物。

本课题以此为出发点，利用熔化极惰性气体保护焊接技术和钨极惰性气体焊接技术对钛钢爆炸复合板进行了探索性试验，通过对焊接工艺和机理的分析研究，以及焊接接头的力学性能测试和接头各区域微观组织的观察，为钛钢复合板的焊接探索提供了理论参考和实践经验。论文网

1.2钛合金与钢焊接特性

钛-钢是异种金属结构,具有高强度、耐蚀性能好的钛的特性,又可以节约钛材。钛与钢中铁基体的结晶化学性能和物理性能有很大不同。而且,钛非常容易跟碳发生反应,比如与钢中的碳形成脆性的TiC,另外，当钢含有铬、镍时，与钛焊接会形成更为复杂的金属间化合物,因此获得的焊缝会变得极脆。

异种金属的焊接性主要取决于它们物理性能和化学结晶性能的差别。钛的熔点为1677℃,线胀系数为8.2x106K-1,热导率为13.8W/(m·K)。钢的基体是铁,铁的熔点为1537℃,线胀系数为11.76x106K-1,热导率为66.7W/(m·K)。从钛铁二元相图可以知道,铁在α-Ti中的溶解度极低,常温下为0.05%-0.1%。当Fe的含量超过0.1%时,则合金内就会形成金属间化合物TiFe及TiFe2。TiFe、TiFe2是硬脆的金属间化合物,可使合金的强度大大提高,但是合金的塑性急剧降低。

1.3 试验焊接方法介绍

1.3.1 爆炸焊接技术特点

爆炸焊接是使用炸药的快速碰撞产生的冲击力来进行焊接的一种焊接方法，适用于焊接焊件的金属轧制和表面涂覆具有特殊的物理和化学性质的合金，同时也适用于异种材料焊接。

爆炸焊接技术越来越来得到长足的发展,由于爆炸焊接本身有以下几点显著特性: 

A爆炸焊接的最大优点是将不同的金属焊接在一起；B它非常适合大面积的焊接；C爆炸焊可以用于平板焊,也可以用于管材的内包覆焊、外包覆焊来制备复合管材、棒材；D爆炸复合后的板材、管材、棒材有优异的后续加工性能；E工艺简单,应用方便[1]。