雙層鈦合金板材搭接激光穿透焊接工藝中，常用牌號(hào)按特性分為多種類型：高焊接性通用牌號(hào)如工業(yè)純鈦TA1-TA3（塑性優(yōu)、耐海水腐蝕，適用于≤350℃場(chǎng)景）、近α型TA7與TA15（高溫性能好，用于航空結(jié)構(gòu)）；中高強(qiáng)度α+β型合金中，TC4綜合性能最優(yōu)，廣泛用于航空航天，TA9、TA10耐腐蝕用于化工領(lǐng)域，Ti-31等則適用于艦船海洋工程；高溫與特殊場(chǎng)景牌號(hào)如TC11、TA29適用于500℃以上高溫部件，TC20為生物醫(yī)用無毒合金。焊接時(shí)需嚴(yán)格控制激光功率（3-6kW）、焊接速度（1.5-3m/min）等參數(shù)，并通過光束振蕩、退火處理抑制氣孔與組織缺陷。該工藝在航空航天、船舶工程等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但存在大厚度焊接氣孔率高、智能化不足等瓶頸。未來將向多激光束協(xié)同、AI動(dòng)態(tài)參數(shù)優(yōu)化及綠色工藝方向發(fā)展，需依據(jù)服役環(huán)境精準(zhǔn)匹配牌號(hào)與工藝，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量焊接目標(biāo)。以下是科輝鈦業(yè)對(duì)適用于雙層鈦合金板材搭接激光穿透焊接工藝的常用牌號(hào)及其特性總結(jié)，結(jié)合焊接性、耐腐蝕性、高溫性能等維度分類說明如下：

一、高焊接性通用牌號(hào)

1.工業(yè)純鈦（α型）

牌號(hào)：TA1、TA2、TA3

特性：

雜質(zhì)含量遞增（TA1最純），塑性優(yōu)異，焊接接頭強(qiáng)度可達(dá)母材90%；

耐海水腐蝕（腐蝕率＜0.001 mm/a），適合海洋工程（如船舶管路、海水淡化換熱器）；

適用溫度≤350℃，需嚴(yán)格控制氧含量（焊縫含氧量≤0.18wt%）。

2.近α型鈦合金

牌號(hào)：TA7（Ti-5Al-2.5Sn）、TA15（Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr）

特性：

TA7：500℃下熱穩(wěn)定性好，焊接接頭強(qiáng)度與母材相等，用于航空機(jī)匣、壁板；

TA15：兼具α合金的焊接性與β合金的塑性，適合500℃長(zhǎng)期工作的航空承力結(jié)構(gòu)（如機(jī)身框）。

二、中高強(qiáng)度α+β型合金

1.綜合性能最優(yōu)牌號(hào)

牌號(hào)：TC4（Ti-6Al-4V）

特性：

占鈦合金用量的50%以上，焊接接頭強(qiáng)度達(dá)母材90%，熔深波動(dòng)＜5%；

需控制熱輸入（線能量1.8-2.5 kJ/cm），避免α'相脆化（退火后延伸率恢復(fù)至12%）；

適用航空航天結(jié)構(gòu)件（機(jī)翼接頭、發(fā)動(dòng)機(jī)葉片）。

2.耐腐蝕專用牌號(hào)

牌號(hào)：TA9（Ti-0.2Pd）、TA10（Ti-0.3Mo-0.8Ni）

特性：

添加Pd/Mo提升抗縫隙腐蝕能力，用于化工管道（如硫酸反應(yīng)器）；

焊接時(shí)需惰性氣體高純度保護(hù)（氬氣純度＞99.999%）。

3.艦船與海洋工程牌號(hào)

牌號(hào)：Ti-31（Ti-3Al-2.5V）、Ti-75

特性：

耐海水腐蝕與生物附著，激光-電弧復(fù)合焊熔深增加40%，用于潛艇耐壓殼體；

焊縫年腐蝕失重＜0.002g/m²，壽命為不銹鋼的3倍。

三、高溫與特殊場(chǎng)景牌號(hào)

1.高溫部件（＞500℃）

牌號(hào)：TC11（Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si）、TA29（Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-Si）

特性：

TC11：500℃持久強(qiáng)度≥640MPa，用于發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)盤，需β區(qū)退火（880℃+650℃）；

TA29：540℃抗蠕變，激光焊后需控溫緩冷避免β斑缺陷。

2.生物醫(yī)用牌號(hào)

牌號(hào)：TC20（Ti-6Al-7Nb）

特性：

無毒性（Nb替代V），符合ISO-5832-11標(biāo)準(zhǔn)，焊接后需酸洗去除氧化層。

四、工藝適配性與參數(shù)優(yōu)化

1.激光焊接關(guān)鍵參數(shù)

參數(shù)	推薦范圍	影響	風(fēng)險(xiǎn)控制
激光功率	3-6 kW	＞6kW易塌陷	氣孔率需＜0.8%
焊接速度	1.5-3 m/min	速度↑→熔寬↓，＞3m/min未熔透	下層熔寬≥50%母材
離焦量	-1~-2 mm（負(fù)離焦）	能量密度↑30%	飛濺顆粒＜20個(gè)/mm²
保護(hù)氣體流量	25-50 L/min	流量↓→焊縫氧化（氧含量＞0.18wt%）	背面附加氣簾工裝

2.缺陷控制技術(shù)

氣孔抑制：光束振蕩（300Hz頻率，1mm振幅） + 預(yù)焊乙醇清洗；

組織調(diào)控：TC4焊后750℃/2h退火，分解α'相為α+β雙相。

五、應(yīng)用案例與挑戰(zhàn)

1.典型場(chǎng)景

航空航天：
TA15雙層板（1.5mm+1.5mm）搭接焊，參數(shù)：3.2kW/2.5m/min，疲勞壽命＞10⁷次；

船舶工程：
Ti-31耐壓殼體單面焊雙面成形，速度1.8m/min（傳統(tǒng)TIG焊的2.3倍）。

2.技術(shù)瓶頸

大厚度限制：板厚＞20mm時(shí)氣孔率驟增，需開發(fā)多光束協(xié)同焊接；

智能化需求：熔池形態(tài)機(jī)器視覺監(jiān)控 + AI動(dòng)態(tài)調(diào)參（響應(yīng)＜50ms）。

六、牌號(hào)選擇參考表

牌號(hào)	合金類型	焊接性	耐溫極限	核心應(yīng)用場(chǎng)景	工藝要點(diǎn)
TA1/TA2	α型	★★★★	≤350℃	船舶換熱器、化工管道	低熱輸入，嚴(yán)控氧污染
TA15	近α型	★★★☆	≤500℃	機(jī)身承力框、火箭燃料箱	退火消除殘余應(yīng)力
TC4	α+β型	★★★★	≤400℃	航空結(jié)構(gòu)件、3C鉸鏈	振蕩激光防α'相脆化
TC11	α+β型	★★★☆	≤500℃	發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)盤	雙重退火保高溫性能
Ti-31	近α型	★★★★	≤300℃	潛艇管路、深潛器殼體	復(fù)合焊提升熔深

注：焊接性評(píng)級(jí)（★★★★為最優(yōu)）

總結(jié)與趨勢(shì)

短期優(yōu)選：TA2（低成本耐蝕）、TC4（綜合性能均衡）、TA15（高溫焊接結(jié)構(gòu)）；

前沿方向：

大厚度焊接：20mm以上板厚采用多激光束協(xié)同（主束穿透+側(cè)束預(yù)熱）；

智能化控制：機(jī)器視覺+AI動(dòng)態(tài)優(yōu)化參數(shù)，實(shí)現(xiàn)氣孔率＜0.5%；

綠色工藝：局部氣簾設(shè)計(jì)降低氬氣消耗50%，真空激光焊消除保護(hù)氣體依賴。

搭接激光焊在鈦合金輕量化結(jié)構(gòu)（如航空航天多腔體、船舶耐壓艙）中不可替代，但需根據(jù)服役溫度、介質(zhì)環(huán)境精準(zhǔn)匹配牌號(hào)，并協(xié)同工藝參數(shù)與后處理制度，以實(shí)現(xiàn)“高強(qiáng)韌、零缺陷”目標(biāo)。

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