钛合金钎焊特性及其可钎性研究

钛合金和不锈钢的组织成分、物化性能方面存在着明显的差异，表20-11和表20-12分别列出了钛（钛合金）和铁（不锈钢）在化学性能和物理性能方面的差异^[2-4]。

表20-11 钛和铁在化学性能方面的差异Table 20-11 Difference of chemical properties between Ti and Fe

表20-12 钛合金和不锈钢在物理性能上的差异Table 20-12 Difference of physical properties between titanium alloy and stainless steel

由于钛合金和不锈钢存在上述的差异，它们钎焊时存在如下问题^[2-4]：

1.氧化问题(www.xing528.com)

钛合金高温活性极强，对氧的亲和力很大，具有强烈氧化的倾向，钎焊时必须防止钛的氧化；此外还具有强烈的吸气倾向，在加热过程中会吸收氢和氮，温度越高，吸气越猛烈，造成塑性、韧性急剧下降。因此在钎焊钛合金和不锈钢时需要保护，如采用真空、还原性气体以及钎剂等，一般常采用真空或氩气保护。

2.脆性化合物问题

钛合金和不锈钢的物理化学性质差异较大，存在明显的冶金不相容性。图20-18所示为Ti-Fe二元合金相图。由相图可以看出，铁在钛中的溶解度极低，当w（Fe）达到0.1%时就会形成金属间化合物TiFe，高温下或含铁量更高时还会形成TiFe₂；这都会使塑性严重下降；并且钛还和不锈钢中的Fe、Cr、Ni形成更加复杂的金属间化合物，将严重降低钛合金与不锈钢钎焊接头的性能。

3.残余应力问题

钛合金和不锈钢的熔点、热导率、线胀系数以及弹性模量都存在明显的差异，在钎焊接头界面区域将产生非常严重的热致残余应力；并且在钎焊界面端部还将产生奇异应力。这些都将威胁到钎焊接头的质量和性能。

降低残余应力和奇异应力的措施是合理的钎焊结构设计，如对于钛合金管和不锈钢导管插接结构的钎焊，接头设计一定要将钛合金管插入到不锈钢导管中，这样可以有效地降低残余应力的影响。