3课题的研究内容

　　本实验的主要目的是为了研发钛铁不锈钢三层复合板的对接焊接工艺，考虑到焊后焊缝区域应具备的防腐蚀性、力学性能以及技术难点，主要的研究内容可分为以下部分：

　　(1)设计合理的坡口形式

　　(2)制定TA1薄钛板焊接工艺

　　(3)制定钛/铁复合层焊接工艺

　　(4)制定铁/不锈钢复合层焊接工艺

　　(5)检测焊缝区域的耐腐蚀性

　　4课题的研究方案

　　(1)选择合理的坡口形式及制备方法

　　图4.1为钛/铁/不锈钢三层复合板焊接的对接示意图。焊后的焊缝区域必须还具有原覆层的防腐蚀性。同时钛铁又不能够直接焊接，以防止产生TiFe、TiFe2以及TiC等脆性相，削弱接头的塑性。所以，对于钛/铁/不锈钢复合板的对接焊要采取先开坡口的形式。

　　图4.2(a)(b)分别为预先设计的坡口形式。由于复合板的覆层非常薄，所以增加加工难度，将采取机械加工的方式去除铁和不锈钢，只留下钛覆层。图4.2(a)的加工难度低于图4.2(b)，但是图4.2(a)的焊接方式较为单一，只能采取预置粉末的方式通过深熔焊进行焊接，而图4.2(b)可以采用多道焊的方式进行焊接，焊接难度大大降低，但是坡口加工难度较高。随着实验的进行，将对两种方案进行试验，确定最优方案。

　　(2)确定钛覆层的焊接工艺以及钛/铁之间过渡层的填充材料

　　由于钛覆层厚度仅为0.2-0.25mm，属于超薄板焊接，在焊接过程中极易烧穿或由于对不齐而出现焊接缺陷，所以焊接方案初步确定为卷边焊。同时钛/铁直接焊接又会在界面处形成了TiFe、TiFe2以及TiC等脆性相,削弱了接头的塑性,而且接头的热稳定性较差,焊接变形大,接头形式也有一定的限制[54]。所以，根据钛/铁钎焊中采用的钎料种类，初步计划选取铜或镍来作为过渡材料，并通过试验确定最优工艺。

　　(3)确定铁/不锈钢焊接工艺及焊缝填充材料成分

　　根据焊缝横断面形状，如果复合板与复合板直接焊接，焊缝处不填充任何材料。焊后的焊缝金属由复合板中的基层铁与覆层不锈钢共同熔化组成，基层的熔化量大于覆层不锈钢，基层铁对覆层不锈钢的稀释作用，使得焊缝金属中Cr、Ni的含量可能远低于覆层不锈钢中的含量。即使是焊缝表面，含有较多的覆层不锈钢，由于熔池的搅拌作用，使得其Cr、Ni含量也会低于覆层不锈钢中的含量，焊缝表面与覆层不具有同等的耐腐蚀性能。

　　如果在复合板焊缝处填充了与覆层相同材质的不锈钢材料，由于填充的不锈钢材料与覆层具有相同的Cr、Ni含量，基层碳钢对覆层的稀释作用，仍会使焊缝金属中Cr、Ni含量降低或者焊缝的局部区域降低，导致焊缝区是薄弱地带，焊缝表面与覆层不锈钢不具有同等的耐腐蚀性能。

　　根据上述分析，铁/不锈钢复合板的焊接必须在焊缝处填充高Cr、Ni的不锈钢材料。依据焊缝熔池大小、覆层不锈钢、基层碳钢和填充材料的熔化量，结合Schaeffler图(图4.3),利用杠杆定律，即可出了填充材料的Creq、Nieq分别含量，然后配制所需Cr和Ni含量的高Cr、Ni不锈钢粉末。

　　(4)对钛/铁/不锈钢复合板焊缝的防腐蚀性能、力学性能进行检测，观察并分析显微组织。

　　5工作进度安排

　　20xx.09-20xx.11 查阅国内外相关文献，写开题报告;

　　20xx.12-20xx.03 制备焊接材料，对板材进行轧制、切割、热处理、开坡口等加工;

　　20xx.04-20xx.07 学习并熟练掌微束等离子焊机，完成钛覆层的焊接，测试工艺参数;

　　20xx.08-20xx.09 进行复合板焊接实验，制备良好的复合板焊缝;

　　20xx.10-20xx.12 对复合板焊缝进行腐蚀性能检测;

　　20xx.01-20xx.02 对复合板焊缝进行性能检测及组织分析;

　　20xx.03-20xx.05 撰写论文，准备答辩