不锈钢复合钢板是一种由基层和覆层复合而成的金属钢板，基层主要承受结构强度和刚度，覆层主要满足耐蚀和耐磨等特殊性能要求，通常覆层厚度只占总厚度的10%~20%[1]，是纯不锈钢板的最佳替代材料，不但节约大量的稀有贵重金属，而且可以降低成本的30%~50%[2];被广泛应用于石油化工、航空、航天、核工业、电力、水利、食品等领域[3]。因此新型薄层不锈钢复合板的研究和制备已经成为不锈钢领域中一个重要的发展方向[4]，是国家建设“资源节约型、环境友好型”社会大力推广的新型材料。

　　随着国民经济的快速发展，不锈钢的防腐蚀性能已经不能满足越来越高的防腐蚀条件。然而钛合金具有耐高温、耐腐蚀、比强度高等优点，在-253℃~500℃的温度范围内能够保持较好的综合性能。近年来，钛及其合金不但被广泛应用于传统的汽车、石化、生物工程等领域，同时作为新技术应用、工艺创新、新设备制造等方面的重要原材料得到不断重视[5-7]。但因其开采成本和冶炼制备价格较高，又影响到钛及其合金在各行业中的推广应用[8]。

　　钛/铁/不锈钢复合板是一种新型的结构材料，它以工业纯铁为基层，TA1工业纯钛、304不锈钢分别为两侧覆层的复合钢板。这类钛-钢连接结构既具有钛的高耐蚀性，又有结构钢的高强度、高弹性模量，同时可显著降低结构的材料成本[9]。工业纯铁具有承受载荷的能力且钛、不锈钢具有耐腐蚀的功能,与钛板和不锈钢板相比不仅节约了大量稀有贵重金属，而且可以降低成本，是纯钛板和纯不锈钢板的最佳替代材料。

　　以钛/铁/不锈钢复合板制作的压力容器，与不锈钢复合板相比，其内部的钛覆层的耐腐蚀性能强于不锈钢覆层，能满足不锈钢达不到的腐蚀条件，同时外层的不锈钢覆层可以满足一般的防腐蚀条件，既能满足服役条件，同时大大节约了生产成本，具有很高的应用价值。压力容器的生产工艺主要为对接焊方式，所以进行钛/铁/不锈钢三层复合薄板对接焊工艺的研发尤为重要。

　　2国内外研究现状

　　2.1钛合金薄板对接焊

　　本课题使用的复合板，其钛覆层只有0.2mm，属于钛合金薄板。目前，钛合金焊接最常用的方法是钨极惰性气体保护焊(TIG)和熔化极惰性气体保护焊(MIG)，焊接工艺成熟，然而，电弧的热输入量大导致薄板焊接时产生的变形难以得到控制。相比之下，高能束流的焊接，例如电子束焊接和激光焊接[10-11]，由于热输入小、焊接接头质量高等特点，在实现小变形的全熔透焊接方面具有很大的发展潜力。

　　随着科技的进步，激光加工的迅速发展为钛合金的焊接提供了新的可能，由于其具有能量集中，焊缝成形好，操作简单等优势，非常适合焊接钛合金材料，正在成为钛合金焊接的重要手段。相比于其他传统焊接方法，激光焊接具有能量集中、热影响区域小、焊缝成形好、易于自动焊接和监测等优点，适合于焊接钛及钛合金材料。由于钛及钛合金具有低热传导率和对红外线光高吸收率等物理特性，故激光焊接钛及钛合金更容易得到深穿透焊。激光焊接过程中重要的焊接参数有脉冲波形、激光功率、焊接速度、离焦量和保护气体流量等。通过适当地调整激光焊接相关工艺参数，就可以确保重复实现优良的焊缝成形。

　　日本学者Shinoda[12]等对β型钛合金Ti-22V-4Al薄板激光焊接的可焊性进行了研究，获得的焊缝组织室温机械性能与母材近似，随后他们研究了β型钛合金激光焊接接头的裂纹敏感性，结果发现，在高的热输入情况下，β型钛合金有很大的裂纹倾向[13];Tsay[14]研究了Ti6Al4V激光焊接接头微观组织对疲劳裂纹生长率的影响;Mourton[15]采用三水平全因子设计对CO2激光焊接8mm厚的Ti6Al4V的工艺参数进行了优化;刘金合等[16]采用三水平正交因子设计研究了Ti6Al4V的激光焊接工艺参数。目前，针对钛及钛合金的激光焊接，很多学者进行了相关的试验研究，但多针对的是厚板超过1mm的情况，涉及密封焊接工艺及性能的研究比较少，且未见到有关焊接后密封性能的研究[17-19]。

　　近年来，复合焊接方法逐渐进入大众的视野。在焊接钛合金薄板中，激光-电弧复合焊是一种新型的`方法。激光-电弧复合焊接是将激光和电弧两种热源通过旁轴或同轴相结合并作用于工件的同一位置，实现金属材料连接的过程，它综合了激光焊接的高速度、高效率、低热输入和电弧焊接良好的桥连性，成为近年来焊接领域的一个研究热点。Steen[20]在上世纪80年代首次提出CO2激光-TIG电弧复合概念时就对0.8mm厚度的纯钛板进行了复合焊接试验，发现采用复合焊接，焊接速度可以提高2倍，显示出了复合焊接在薄板连接方面的优势。20xx年，崔丽[21]研究了工业纯钛(1.5mm)的光纤激光-熔压极惰性气体保护焊复合焊接，发现立交量和两热源之间的距离对焊接横截面形状、焊缝、余高影响不大，而激光功率、电流、焊接速度对线能量的输入有直接影响，对焊接成型的影响则更大。20xx年Murakami等[22]采用光纤激光-MIG电弧复合焊接钛板时可以通过调整工艺参数来优化焊接的咬边程度，并且认为焊接接头的力学性能和焊缝内的化学成分有关。但是对于薄板钛合金，MIG焊接时易发生电弧不稳定，且易产生烧穿和飞溅[23]。