摘 要：钛钢复合板不仅具有优异的综合性能，而且具有较高的经济效益，因此在许多工业领域被广泛地应用。然而在钛钢复合板的焊接时，在复合界面处容易产生金属间化合物，导致在复合界面处形成裂纹。
关键词：钛钢复合板；激光焊接
1 鈦钢复合板简介
1.1 钛钢复合板的性能特点
钛钢复合板属于金属复合板，金属复合板不仅充分利用了不同材料的特点，而且大大地降低了设备的制造成本，也节约了大量的贵金属材料。由于钛复合钢板综合性能优异，而且成本相对稀有金属较低，因此具有较大的研究价值，而且前景良好。钛复合钢板的性能特点简介：
①优异的综合性能；
②成本优势；
③较好的后续加工性能。
1.2 钛钢复合板的应用领域
正如前面所说，钛钢复合板不仅具有优异的综合性能，并且可以节约稀有金属。因此被广泛地应用与许多工业领域，具有较高的经济效益。钛钢复合板的主要应用领域有以下几个方面：
①石化及化工容器设备制造；
②海水淡化领域；
③真空制盐设备制造；
④核电设备；
⑤海洋工程。
2 激光焊接技术概述
2.1 激光焊接原理及工艺过程
激光焊接属于熔化焊，焊接热源为高能量密度的激光束，其焊接原理是：使用高能量密度的激光束加热被焊件的表面，热量向焊件内部扩散，当温度到达材料的熔点，工件就会熔化，形成熔池。
激光焊接的焊接机理可以分为热传导焊接和深熔焊接。热传导焊接时，表面的热量向内部传递，使工件熔化形成熔池，具有焊接速度慢、熔深浅的特点。深熔焊使材料产生汽化并形成小孔，小孔吸收能量，能量使孔腔周围的金属熔化。深熔焊焊接速度快，所以应用广泛。
2.2 激光焊接技术的特点
近年来，激光焊接被广泛应用。激光焊接技术存在着许多优点。第一，热影响区域小。由于激光束可以很好的控制方向且热源集中，激光束只作用于被焊接的部位，不会影响其他区域。因而通常焊缝表面的质量都很好。激光焊接技术可以被应用于小型且间隔相近的部件。第二，聚集的激光束有着很高的热量，因此焊接工作效率很高，所焊接的焊缝强度也很高，焊件的质量可以得到保证。第三，可以对非常隐蔽且传统焊接技术无法到达的部位进行焊接。这是因为激光束的方向很容易控制，而且激光焊接技术灵活性很好。第四，传统的焊接技术可以实现金属间的焊接，却不能将金属和非金属焊接起来。然而，激光焊接技术完成了这一突破，实现了金属和非金属的连接。
同时，激光焊接技术也存在着一些缺点。第一，激光焊接前，我们需要对焊件进行高标准的处理，例如加工精度、装配等，如果处理没有达到要求，那么焊接所获得的接头会存在很多缺陷；第二，激光焊接设备价格较高，对于普通的企业来说代价太大；第三，能量的转化率太低；第四，厚度过大的焊件不宜使用激光焊接。
3 激光焊接钛钢复合板的研究进展
钛钢复合板的焊接特点在于既有同种金属的焊接，也有异种金属的焊接，由于不锈钢和钛的物理化学性能差别较大，所以复合板的焊接难点在于复合界面处极易产生钛和铁的金属间化合物，影响焊接接头的力学性能。
结合其他文献，大部分的都是研究钛和钢这两种金属之间的激光焊接，从而探讨钛钢复合板激光焊接的可行性以及选用正确的焊接中间层和正确的激光焊接工艺。
祝要民等人分别对钛钢直接高能密度焊和钛钢间接高能密度焊进行了讨论，证明了在合适的焊接工艺与焊接参数下，是可以利用高能密度焊的方法实现钛钢异种金属的连接。通过中间层的添加可以减少焊缝中金属间化合物的生成。但如果使用复合金属中间层，金属间化合物明显减少，接头的性能大大提高。
单磊等人对钛合金和钢的激光焊接进行了研究，分析钛合金和钢的焊接性，并对焊接温度场和应力场进行了研究，为成功焊接钛钢复合板做好了理论准备。根据激光焊接的特点，以及钛合金和钢的特性，证实了激光焊接钛钢的可行性。
胡小红等人使用ANSYS软件进行了数值模拟，研究了激光焊接钛钢时激光束偏移量对温度场的影响，得出结论，当激光束偏移量距钢一侧为0.4～0.6mm时，可以获得性能良好的接头。
I.Tomashchuk等人分别进行了钛钢激光焊和电子束焊的实验，均添加铜中间层，并对焊缝中的金属间化合物进行了研究。结果显示，两种技术下形成的连接区域不同，但激光焊的富cu区比电子束焊的多。接头强度与传统焊接得到的接头强度没有大的区别。
参考文献：
[1]翟伟国，王少刚，罗传孝.钛-钢爆炸复合板的微观组织结构及力学性能[J].压力容器，2012（09）.
[2]贾迪.钛钢爆炸复合板机器人自动焊接方法和工艺研究[D].南京：南京理工大学，2014（12）.
[3]闫力.钛钢复合板的特点及应用领域[J].中国钛业，2011（03）.
[4]Akbari-Mousavi SAA，Barrett LM，Al-Hassani.STS.Explosive welding of metal plates[J].Journal of materials processing technology，2008（03）.
[4]高莹，李德富，胡捷.TB2钛合金/不锈钢钎焊钎料及真空钎焊工艺的试验研究[J].热加工工艺，2007（15）.
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