Тип решетки, температура плавления, теплопроводность, коэффициент линейного расширения и химический состав медных и титановых пластин сильно различаются, поэтому сваривать их очень сложно.
1. Сварные швы склонны к образованию пор.
(1) Медь и титан обладают сильной способностью поглощать водород при высоких температурах, а водород лучше растворяется в жидких меди и титане.
(2) Газ образуется в ванне расплава высокотемпературной металлургической реакции.
(3) Кислород и азот вокруг зоны сварки погружаются в ванну расплава. В процессе кристаллизации ванны расплава весь газ не может выйти с поверхности ванны расплава и остается в сварном шве, образуя поры.
2. Сварные соединения склонны к образованию трещин.
При сварке меди и титана на металлических сторонах двух основных материалов могут образовываться эвтектика и гидрид, которые легко могут вызвать трещины под действием сварочного напряжения.
(1) Медь и висмут образуют эвтектику (Cu+Bi) с точкой эвтектики 270 градусов.
(2) Медь и алюминий образуют эвтектику (Cu+Pb) с точкой эвтектики 326 градусов.
(3) Медь и сульфид железа образуют эвтектику (Cu+Cu2O) с точкой эвтектики 1067 градусов.
(4) На металлической стороне титанового основного материала образуется чешуйчатый гидрид TiH2, вызывающий водородное охрупчивание.
(5) Коэффициенты линейного расширения меди и титана различаются более чем в 1 раз, что приводит к увеличению напряжения во время сварки.
3. Механические свойства сварных соединений низкие.
(1) Оксидная пленка может ослабить межзеренную связь между медью и титаном. Например, когда содержание кислорода в сварном шве достигает 0,38%, угол изгиба соединения уменьшается со 180 градусов до 120 градусов.
2. Большое количество эвтектики и гидридов существенно снижает пластичность и вязкость сварных соединений.
(3) Взаимная растворимость меди и титана очень мала, и интерметаллические соединения легко образуются при высоких температурах. Такие как Ti2Cu, TiCu, Ti3Cu4, Ti2Cu3, TiCu2 и TiCu4, которые повышают хрупкость, снижают пластичность и значительно снижают коррозионную стойкость металла сварного шва.
Отличные сварочные соединения можно получить путем вакуумно-диффузионной сварки, аргонодуговой сварки, плазменно-дуговой сварки, пайки и электронно-лучевой сварки меди с титаном или титановыми сплавами.
Например: используется вакуумно-диффузионная сварка. Характеристики вакуумно-диффузионной сварки заключаются в том, что соединения не окисляются, сварные швы имеют красивый внешний вид, качество продукции хорошее. Основной процесс работы: перед сваркой основной металл меди (например, Т2) очищается трихлорэтиленом от масляных пятен и других загрязнений. Затем его травят в 10% растворе серной кислоты в течение 1 минуты, промывают дистиллированной водой, а затем отжигают. Температура отжига составляет 820–830 градусов, а время отжига составляет 10 минут.
После очистки основного металла титана (ТА2) трихлорэтиленом его протравливают вибрационным методом в течение 4 минут в 2%-ной объемной доле HF и 50%-ной объемной доли водного раствора HNO3 для удаления оксидной пленки, а затем очищают ее. с водой и спиртом.
(4) Соберите два очищенных недрагоценных металла в соответствии с технологическими требованиями, а затем поместите их в вакуумную печь для сварки. Параметры сварки: температура сварки 810 градусов ±10 градусов, давление 5–10 МПа, время 10 минут и степень вакуума 1,3332×10-8~1,3332×10-9МПа. Между двумя основными металлами можно добавить промежуточный диффузионный слой. Обычно материалом диффузионного слоя является металлический ниобий, или промежуточный диффузионный слой не требуется. Тщательно очистите поверхность соединения после сварки.
Если для сварки меди и титана используется аргонодуговая сварка, выбор цериево-вольфрамовых электродов может улучшить качество сварки и принести пользу здоровью человека. Например, при сварке медного сплава (QCr0.5) и титанового сплава (ТС2) в качестве материала переходного слоя можно использовать ниобий, а чистота аргона - 99,8 % для получения качественных соединений.
