《兵器制造异种材料焊接工艺》课件-4. 铜和钛组合的焊接

概述01铜与铝组合02铝与钛组合03铜与钛组合04目录/Contents铜和钛组合的焊接铜和钛组合焊接性分析铜和钛组合的熔焊方法选择及焊接工艺案例导入

钛/铜异种金属构件，兼具钛合金和铜合金的各自优良特性，轻质结构与优势功能互补，在能源工业、航空工业、国防工业等领域具有广阔的应用前景。案例导入目前海军舰船上各类海水管路和蒸汽管路系统普遍采用紫铜或黄铜金属制备。

最新研发的铜钛双金属复合管，是将钛管衬于铜管内部，可以在无需大幅提高成本的前提下，显著降低因舰艇海水管路腐蚀而引发的装备故障率，

这对于提高舰船装备的安全性和可靠性具有重大的军事和经济意义。一、铜和钛组合焊接性分析表1

常用有色金属的物理性能及化学性能一、铜和钛组合焊接性分析铜与钛的互溶性有限，在高温下可形成多种金属间化合物以及低熔共晶体，这些脆性相会降低接头的性能并引发裂纹。铜与钛的线胀系数相差较大，铜的线胀系数约为钛的2倍，在焊接时产生的内应力会引发裂纹的产生。铜与钛在高温下极易溶解氢气，引发“氢脆”，在熔池冷却时氢气来不及逸出，从而留在焊缝中成为气孔。铜和钛熔点相差600℃，导热率相差20多倍，需要选用保护效果好、能量密度高的热源，如TIG焊、电子束焊接等方法。间接熔焊法加中间过渡层的熔焊法一、铜和钛组合焊接性分析压焊焊接性较好优势劣势减少了钛/铜

金属间化合物生成；焊接接头力学性能得到显著提高。只适合于特定条件的焊接，无法满足工程构件多样化的需求。

铜和钛异种金属组合常用的压焊方法有爆炸焊、扩散焊、摩擦焊等。二、铜与钛组合的焊接方法选择及焊接工艺以QCr0.5铜合金与TC2钛合金组合焊接为例，详细讲述铜钛异种金属焊接的工艺要点。2.1TIG焊接电极选择：铈钨电极焊材选择：QCr0.5中间过渡层：Ti+Nb（质量分数30%）保护气体：纯度99.8%的氩气二、铜与钛组合的焊接方法选择及焊接工艺表2

QCr0.5铜合金与TC2钛合金TIG焊的焊接参数二、铜与钛组合的焊接方法选择及焊接工艺铜与钛可采用真空扩散焊的方式来进行焊接。一般采用加中间过渡层的方式提高焊缝质量。2.2扩散焊采用钼、铌作为中间层时,由于钼、铌与钛物理性能相近且无限固溶,不易生成低熔点共晶体和脆性的金属间化合物,从而使焊接接头的质量得到很大提高。二、铜与钛组合的焊接方法选择及焊接工艺2.2扩散焊中间过渡层的成分研究焊缝成分及组织研究焊接工艺参数相应焊缝力学性能以板厚为5mm的T2与板厚为8mm的TA2采用真空扩散焊为例来介绍铜钛扩散焊的工艺要点。三氯乙烯→10%硫酸溶液→蒸馏水洗涤→退火处理（温度820℃~830℃），时间10分钟。二、铜与钛组合的焊接方法选择及焊接工艺组装焊接将两种母材放入真空炉内进行焊接。

焊前清理（铜母材）三氯乙烯→2%HF和HNO3水溶液，用振动方法浸蚀4分钟以去除氧化膜→水和酒精清洗。

焊前清理（钛母材）工艺参数温度：810℃±10℃压力：5MPa~10MPa时间：10分钟真空度：1.3332×10-8MPa~1.3332×10-9MPa中间过渡层优先选择铌。以板厚为5mm的T2与板厚为8mm的TA2采用真空扩散焊为例来介绍铜钛扩散焊的工艺要点。二、铜与钛组合的焊接方法选择及焊接工艺二、铜与钛组合的焊接方法选择及焊接工艺2.3爆炸焊

是利用炸药爆炸时产生的可控能量使两种或两种以上的金属材料形成高质量冶金结合的焊接方法。原则上讲爆炸焊可以应用于一切异种金属的焊接。二、铜与钛组合的焊接方法选择及焊接工艺炸药品种是硝铵，单位面积药量1.7g/cm2。平行法安装，中心引爆方式。下面以2.5mm厚的铜板与10mm厚的钛板采用爆炸焊焊接为例，介绍铜钛爆炸焊的工艺参数及要点。工艺参数安装及引爆方式焊缝结合区呈波形，且界面两侧金属基体发生了塑性变形，界面处铜侧晶粒被拉长，在钛侧表现为“飞线”。

焊缝组织形貌特征小组实训任务布置准备一对铜和钛的焊接试板，厚度约5mm，要求采用氩弧焊焊接方法来完成铜和钛的焊接实训任务，为了提高接头质量，可加中间