钛合金耐腐蚀性能与焊接工艺精讲

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钛合金概述

定义、分类（α型、β型、α+β型）、典型牌号（TA2、TC4、TA15等）及基本特性。

钛合金的耐腐蚀原理

钝化膜形成机制、自修复特性、在不同介质（海水、酸、碱、氯化物）中的耐蚀表现。

钝化膜自修复

影响耐腐蚀性的因素

温度、pH值、氯离子浓度、杂质元素（Fe、H、O）的影响机制。

钛合金的腐蚀类型

点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂（SCC）、氢脆、电偶腐蚀机理与案例。

物理与化学特性

密度、熔点、热导率、线膨胀系数、高温下与O₂、N₂、H₂的反应。

热物性活性

抗拉强度、屈服强度、延伸率、冲击韧性、疲劳性能及温度关系。

焊接性分析

焊接难点（高温氧化、晶粒粗化、氢脆、变形大）及评价方法。

可焊性难点

焊接前准备工作

母材清理（脱脂、酸洗、水洗）、坡口设计、环境控制（湿度、风速）。

预处理坡口

钨极氩弧焊 (GTAW/TIG)

设备选型、钨极选择、保护气体（氩气、氦气）流量与纯度要求。

TIG参数对焊缝质量的影响

焊接电流、速度、送丝速度、弧长、层间温度控制策略。

等离子弧焊 (PAW) 工艺

小孔效应、等离子气流量、参数匹配、与TIG对比优势。

真空电子束焊 (EBW)

真空度要求、电子束聚焦、焊缝深宽比、适用场景与局限性。

激光焊 (LBW) 工艺

激光类型（光纤、YAG）、功率密度、焊接速度、保护气方式。

激光热输入

搅拌摩擦焊 (FSW)

搅拌头设计、旋转/前进速度匹配、热力耦合、接头性能。

焊接材料的选择

焊丝牌号（ERTi-2、ERTi-5等）、直径、填充金属与母材匹配原则。

焊接保护气的选择与使用

氩气纯度≥99.99%、拖罩与背面保护、气体流量计算。

保护气拖罩

热输入与热循环控制

热输入公式 Q=ηUI/v、峰值温度、冷却速度对组织性能影响。

热循环冷却

焊接接头微观组织演变

HAZ分区、α/β相转变、晶粒长大、魏氏组织形成。

焊接缺陷及防止措施

气孔（氢气孔）、裂纹、未熔合、咬边、氧化色判定与消除。

缺陷氧化色

焊后热处理 (PWHT)

去应力退火、固溶时效、真空热处理工艺参数与效果。

焊接接头力学性能测试

拉伸、弯曲、冲击、硬度、疲劳试验方法与合格标准。

耐腐蚀性能评价

晶间腐蚀(ASTM A262)、应力腐蚀(SSRT)、电化学测试(极化曲线/EIS)。

腐蚀电化学

钛合金与异种金属焊接

钛-钢、钛-铝、钛-铜难点、中间层设计(Cu/Ni/V)、扩散焊与钎焊。

异种中间层

工程应用案例(一)：化工压力容器

反应釜、换热器焊接工艺与质量控制。

工程应用案例(二)：船舶与海洋

海水管路、螺旋桨焊接修复与防腐策略。

工程应用案例(三)：航空航天

发动机机匣、机身结构件焊接规范与验收标准。

焊接工艺评定 (WPQ/PQR)

WPS编制、工艺评定试板制备、力学与腐蚀性能验证。

焊接检验与无损检测 (NDT)

外观检查、PT、RT、UT在钛合金焊接中的应用。

焊接安全与职业防护

氩气窒息、弧光辐射、粉尘烟气治理、操作规范。

钛合金焊接技术发展趋势

活性剂焊接(A-TIG)、超声波辅助、数值模拟与智能化系统。