鈦和鋁具有密度小、比強(qiáng)度高、耐蝕性好等特點(diǎn)，在航空航天、交通運(yùn)輸、車輛制造、化工領(lǐng)域等具有廣泛的應(yīng)用。

　　現(xiàn)代工程中復(fù)雜工況條件對(duì)工件的服役性能提出了更高的挑戰(zhàn)，促進(jìn)了復(fù)合結(jié)構(gòu)的發(fā)展和應(yīng)用。由鈦合金和鋁合金構(gòu)成的復(fù)合構(gòu)件可大限度發(fā)揮兩種材料的性能特點(diǎn)。

　　由于鈦和鋁在熱物理性能和力學(xué)性能上存在顯著的差異，造成了兩者在焊接過(guò)程當(dāng)中容易出現(xiàn)氣孔、裂紋等諸多問(wèn)題。其中由于冶金反應(yīng)形成金屬間化合物是造成Ti/Al異種材料接頭性能惡化的重要原因之一。

　　那么鈦和鋁焊接難原因有哪些呢？

鋁與鈦非常容易和氧作用

　　1.鋁和氧作用生成致密而難熔的Al2O3（氧化膜），其熔點(diǎn)高達(dá)2050℃, 阻礙兩種母材金屬的結(jié)合，焊縫容易產(chǎn)生夾雜。

　　2.鈦在600℃開(kāi)始氧化，溫度愈高，氧化愈嚴(yán)重，生成TiO2（二氧化鈦），在焊縫內(nèi)形成中間脆性層，使塑性、韌性下降。

鋁與鈦在不同溫度下產(chǎn)生不同反應(yīng)

　　1.鋁與鈦在1460℃時(shí)，形成含鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36.03%的TiAl（鋁化鈦）型化合物，增加了金屬的脆性。

　　2.鋁與鈦在1340℃時(shí)，形成含鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%~64%的TiAl3（三鋁化鈦）化合物。

　　3.鋁與鈦熔化后，當(dāng)含鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15%時(shí)就形成鈦在鋁中的固溶體。

鋁與鈦相互溶解度非常小

　　1.在665℃時(shí)，鈦在鋁中的溶解度為0.26%~0.28%，隨著溫度的下降, 溶解度變小。

　　2.在溫度降為20℃時(shí)，鈦在鋁中的溶解度降為0.07%，使兩種母材金屬很難結(jié)合。

　　3.鋁在鈦中的溶解度更是有限, 這給兩種母材金屬形成焊縫帶來(lái)很大困難。鋁與鈦高溫吸氣性很大

　　1.液態(tài)鋁可溶解大量氫，固態(tài)時(shí)幾乎不溶解，焊縫凝固時(shí)氫來(lái)不及逸出形成氣孔。

　　2.氫在鈦中有很大的溶解度，低溫時(shí)氫聚集成氣孔，使焊縫塑性、韌性降低，容易產(chǎn)生脆裂。

鋁與鈦和其他雜質(zhì)形成脆性化合物

　　1.鋁和氧形成的氧化物，增加了金屬的脆性，使焊接難以進(jìn)行。

　　2.鈦和氮形成氮化鈦，使金屬塑性降低。

　　3.鈦和碳形成碳化物，當(dāng)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.28%時(shí)，使兩種母材金屬的焊接性顯著變差。

鋁與鈦在不同溫度下產(chǎn)生不同反應(yīng)

　　1.鋁和鈦的熱導(dǎo)率相差懸殊，鋁（206.9W·m-2·K-1）比鈦（13.8W ·m-2·K-1）約大16倍。

　　2.鋁和鈦的線脹系數(shù)相差很大, 鋁比鈦約大3倍。在應(yīng)力作用下易產(chǎn)生裂紋。

鋁與鈦中的合金元素?zé)龘p蒸發(fā)

　　1.當(dāng)鋁或鋁合金熔化時(shí)，比它熔點(diǎn)低的元素如鎂、鋅等就開(kāi)始燒損或蒸發(fā)了。

　　2.當(dāng)達(dá)到鈦或鈦合金的熔點(diǎn)（1677℃）時(shí)，鋁及其他合金元素?zé)龘p蒸發(fā)得更多了，使焊縫化學(xué)成分不均，強(qiáng)度降低。