[发明专利]一种双相不锈钢与钛合金的焊接方法

说明书

本发明公开了一种双相不锈钢与钛合金的焊接方法，包括以下步骤：步骤一，将双相不锈钢与钛合金打磨清洗后固定在焊接工装上，双相不锈钢为I形坡口，钛合金为单边V形坡口，双相不锈钢与钛合金的接触面之间留有间隙；步骤二，磁场发生装置在双相不锈钢、钛合金的两边对称设置，开启交变磁场直至熔池凝固冷却，改变焊接电弧与激光的耦合状态和热量分布；步骤三，设置焊接工艺参数；步骤四，焊丝在前，激光在后，激光作用在双相不锈钢侧，电弧作用在钛合金侧进行激光电弧复合焊接。本发明通过控制能量在母材两侧的分布和加入特定的填充金属来改善钛/钢接头的微观组织和力学性能，降低焊接变形，减小焊接热影响区宽度和提高焊接效率。

技术领域

本发明涉及焊接方法，具体为一种双相不锈钢与钛合金的焊接方法。

背景技术

钛合金由于具有高的比强度、良好的耐高温性、耐腐蚀性等优点，被广泛地应用于各个工业领域。双相不锈钢是一类同时具有铁素体相及奥氏体相的不锈钢，其性能特点在于其优异的抗腐蚀能力、高的强度及良好的焊接性能，双相不锈钢被广泛的应用在海洋运输业、军事以及化工等领域。钛合金与不锈钢的焊接结构能将不锈钢良好的焊接性与钛合金优异的耐蚀性相结合，这样的组合将实现两种材料在性能上的优势互补。

双相不锈钢焊接的主要问题集中在热影响区，处于快冷非平衡态的热影响区会增大腐蚀倾向和氢致裂纹敏感性，焊接接头易析出σ相脆化，与奥氏体不锈钢相比，耐热性较差，存在中温脆性区不利于焊接，同时接头双相比的失衡会造成腐蚀性能变差。钛合金与双相不锈钢的化学成分及物理性能存在显著差异，焊接时容易生成脆性的Ti-Fe金属间化合物，同时接头的组织偏析和有害相的析出导致钛/钢接头的力学性能无法满足使用性能的要求。

目前，主要采用在钛合金和不锈钢之间添加过渡中间层的方法，实现异种材料的熔焊连接。但这种方法工艺复杂，实施难度大，难以推广使用。采用现有的激光电弧焊接方法由于热输入过大易造成焊接接头双相比失衡，析出大量脆化的σ相，腐蚀性能变差；磁场辅助仅限于促进熔池搅拌，没有发挥其在电弧与激光匙孔的耦合作用来保证焊接过程的稳定性。这些焊接技术难点限制了钛合金和双相不锈钢焊接件的推广应用。