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如何进行铜与钛板的焊接?

2021-12-27 02:27:35 201

铜与钛板的晶格类型、熔点、热导率、线胀系数及化学成分相差悬殊,因此焊接时有很大困难。        

 1)焊缝容易形成气孔        

(1)铜与钛高温时吸氢能力很强, 氢在液态的铜与钛中溶解度较大。       

(2)高温冶金反应熔池内产生气体。        

(3)焊接区周围的氧、氮气体浸入熔池中。        

钛板厂家表示:熔池结晶过程中,气体不能全部逸出熔池表面,残留在焊缝中形成气孔。        

2)焊接接头裂纹倾向大        

铜与钛焊接时,在两种母材金属侧能形成共晶体和氢化物,在焊接应力作用下易产生裂纹。        

(1)铜与铋形成共晶点为270℃的(Cu+Bi)共晶体。        

(2)铜与铝形成共晶点为326℃的(Cu+Pb)共晶体。        

(3)铜与硫化亚铁形成共晶点为1067℃的(Cu+Cu2O)的共晶体。        

(4)钛母材金属侧形成片状的氢化物TiH2,产生氢脆作用。        

(5)铜与钛的线胀系数相差1倍多,焊接时会产生较大的应力。       

 3)焊接接头的力学性能低        

(1)氧化膜能削弱铜与钛的晶间结合,如焊缝中含氧达0.38%时,接头弯曲角由180°降至120°。        

(2)大量的共晶体和氢化物显著降低焊接接头的塑性和韧性。        

(3)铜与钛的互溶性很小,高温时容易形成金属间化合物。如Ti2Cu、TiCu、Ti3Cu4、Ti2Cu3、TiCu2、TiCu4,增加脆性,降低塑性,并使焊缝金属的抗腐蚀性能显著降低。      

铜与钛或钛合金采用真空扩散焊、氩弧焊、等离子弧焊、钎焊及电子束焊可获得优良的焊接接头。        

例如:采用真空扩散焊,真空扩散焊的特点是接头不氧化、焊缝外形美观、产品质量好。其主要操作过程为:焊前铜母材金属(如T2)用三氯乙烯清洗,除掉油污等杂物。然后在10%的硫酸溶液中浸蚀1min,再用蒸馏水洗涤,然后进行退火处理,退火温度为820~830℃,退火时间10min。        

钛母材金属(TA2)用三氯乙烯清洗后,在体积分数为2%的HF和体积分数为50%的HNO3水溶液中,用振动方法浸蚀4min,去除氧化膜,然后用水和酒精清洗干净。        

(4)将清理干净的两种母材金属按工艺要求进行组装,然后放入真空炉内进行焊接。其焊接参数为:焊接温度为810℃±10℃,压力为5~10MPa, 时间为10min,真空度为1.3332×10-8~ 1.3332×10-9MPa。在两种母材金属之间可以加中间扩散层,通常扩散层材料选用铌金属,也可以不加中间扩散层。焊后要仔细清理接头表面。        

如采用氩弧焊焊接铜与钛,选用铈钨极可以提高焊接质量和有益于人体健康。如焊铜合金(QCr0.5)与钛合金(TC2)时,可用铌做过渡层材料,氩气纯度为99.8%可获得优质接头。


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