异种材料的焊接性主要取决于这两种材料的物理性能、冶金相容性、表面状态等，两种或者两种以上被焊材料的这些性能差别越大，焊接性就越差，此外，异种材料的焊接性还与焊接工艺有关。

钛合金与钢两者主要元素的一般物理性能如表1。1 所示。

表1。1  钛与铁的结晶化学性能与热物理性能[6]

金属 晶格类型 晶格常数

/Å 原子直径

/Å 密度

/g·cm-3 熔点

/℃ 线膨胀率

/10-6K-1 热导率

/W·(m·K)-1

钛 α密排六方 a=2。95 2。93 4。50 1725 7。14 15。07

c=4。73

β体心立方 a=3。28

铁 α,β,δ体心立方 a=2。86 2。52 7。86 1535 11。5 83。74

γ面心立方 a=3。65

1。2。1  物理性能和结晶化学性能差异From~优Y尔R论^文W网wWw.YoUeRw.com 加QQ7520.18766

    金属钛与铁在熔点、线膨胀率和热导率等热物理性能方面差异较大，这直接影响到焊接的热循环过程和结晶条件，降低焊接接头的质量，钛的热导率大概只有钢的1/5，焊接易产生变形，两者热膨胀率相差较大，会造成接头产生比较大的残余应力和变形，使焊缝及热影响区产生裂纹。

    结晶化学性能方面的差异会产生冶金学上的不相容性，在固、液态下都具有良好互溶性的异种金属，才会在使用熔化焊时形成良好的焊接接头，另外，高温下钛合金中的钛元素易吸收氢、氧和氮，钛对气氛的高活性，250℃时开始吸收氢，400℃时开始吸收氧，600℃时开始吸收氮，如果焊接区含有大量的空气，会促进钛合金吸气，造成焊接区被气体污染而脆化，熔池凝固时，吸收的气体不能及时逸出，焊缝中残留的气体就会形成气孔[8]。

1。2。2  焊接接头冷却时形成脆性相

图1。1  Ti-Fe二元合金相图[7]

由图1。1钛-铁二元合金相图，相图中存在两种中间相TiFe2(六方)和TiFe(六方)，TiFe是在1317℃下由包晶反应生成，L+TiFe2  ⇌ TiFe，TiFe2是稳定化合物，在1427℃下固液同成分熔化。铁在钛中的溶解度极低(0。04%)，焊接时焊缝区域容易产生脆性金属间化合物（脆性相）FeTi、Fe2Ti，这些金属间化合物非常硬，使接头金属塑性急剧下降，脆性变大，TiC和TiFe型脆性相是导致焊缝开裂的首要原因，特别是钛与不锈钢焊接时会与Fe、Ni、Cr产生复杂的金属间化合物，造成焊缝严重脆化，甚至产生气孔、裂纹等缺陷。

此外，两者焊接接头熔合区和热影响区的力学性能较差，特别是塑性明显降低。由于加热时钛合金晶粒长大的倾向大，在焊缝和热影响区内，晶粒长大会降低接头的强度和塑性，这些粗大的结晶组织，会使接头的力学性能降低。论文网