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鈦及鈦合金由于密度低、比強(qiáng)度高、屈強(qiáng)比高、良好的塑韌性、耐腐蝕性好等優(yōu)點(diǎn),在民用等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景,其性能及制造技術(shù)水平直接影響到這些領(lǐng)域的發(fā)展和水平的提高。擴(kuò)大鈦合金市場的瓶頸是鈦的提取、熔煉、機(jī)加工很難,從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本高。鈦錠的生產(chǎn)成本約為同重鋼錠的30倍、鋁錠的6倍,其中從礦石到鎂還原制取海綿鈦的成本約為制取同重鐵的20倍。
使用溫度比鋁合金高幾百度,在中等溫度下仍能保持所要求的強(qiáng)度,可在450~500℃的溫度下長期工作這兩類鈦合金在150℃~500℃范圍內(nèi)仍有很高的比強(qiáng)度,而鋁合金在150℃時(shí)比強(qiáng)度明顯下降。鈦合金的工作溫度可達(dá)500℃,鋁合金則在200℃以下。 鈦合金在潮濕的大氣和海水介質(zhì)中工作,其抗蝕性遠(yuǎn)優(yōu)于不銹鋼;對(duì)點(diǎn)蝕、酸蝕、應(yīng)力腐蝕的抵抗力特別強(qiáng)。
鈦及鈦合金焊接時(shí)常見的缺陷是氣孔,主要產(chǎn)生在熔合線附近。氫是形成氣孔的重要原因,在焊接時(shí)由于鈦吸收氫的能力很強(qiáng),而隨著溫度的下降氫的溶解度顯著下降,所以溶解于液態(tài)金屬中的氫往往來不及逸出形成氣孔。在常溫下,鈦與氧反應(yīng)生成致密的氧化膜,從而使其具有高的化學(xué)穩(wěn)定性與耐腐蝕性。在施焊過程中,焊接溫度高達(dá)5000~10000℃,鈦及其合金與氧、氫和氮發(fā)生快速反應(yīng)。鈦合金在施焊過程中,溫度在300℃以上時(shí)能快速吸氫,450℃以上時(shí)能快速吸氧,600℃以上時(shí)能快速吸氮。
進(jìn)行鈦合金焊接時(shí),對(duì)熔池、熔滴及高溫區(qū),不管是正面還是反面都應(yīng)進(jìn)行可靠的氣體保護(hù)。這是保證鈦及其合金焊接質(zhì)量的關(guān)鍵,延遲裂紋的產(chǎn)生,在焊后一段時(shí)間內(nèi),鈦及其合金的近縫區(qū)很容易產(chǎn)生裂紋,這是由氫從高溫熔池向低溫?zé)嵊绊憛^(qū)的擴(kuò)散引起的。隨著氫含量的增加,析出的鈦氫化合物增加,熱影響區(qū)脆性增大,再加上析出的氫化物體積膨脹時(shí)產(chǎn)生的組織應(yīng)力,導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。