其它有色金属

锆中加入锡、铁、铬等元素，耐蚀稳定性提高。 锡提高α→β的转变温度； 而铁、镍、铬与之相反，降低转变温度。锆合 金不存在随着温度的下降而产生从塑性到脆性 变化的临界温度。 锆—锡合金，在862℃以下。晶格是很稳定的。 含锡质量分数为1.2％～1.7％的ZrSn1.4~0.1合金 对耐高温水的腐蚀性能比纯锆优良。经40％冷 加工的锆板，抗拉强度可以从343MPa增至 539MPa。
（4）高温材料
钽及其合金具有耐高温，强度高，化学稳 定和加工性能好等特点，如 T a-10W
用于高速飞机燃烧室。 在高温技术方面，钽被用于制造高温真 空炉的支撑附件、热屏蔽、加热片等， 在这方面 钽比钨、钼更稳定，易于加工。
3）焊接特性
5、钨
（1）化学性质： 钨在冷的、稀的或浓的硝酸中稳定：在稀或浓的 盐酸、硫酸轻度侵蚀，在氢氟酸中稳定。与王水 冷时不作用，热时被迅速侵蚀。苛性钠水溶液稳 定；在熔融的苛性钠能将钨氧化成钨酸盐。
钽对大多数无机酸、无机盐、碱溶液和有 机试剂的耐蚀性能良好。但在氢氟酸与 硝酸的混合 液中能迅速溶解。金属钽能吸收个别气 体，如氧、氢、氮、含痰气体、含卤气 体、三氧化硫等 气体，并形成相应的固容体或化合物。
2）钽的应用
• 电子工业 • 硬质合金 • 化学工业 • 高温材料
（1）电子工业
钽电容具有体积小，可靠性高、工作温度范围大、 绝缘电阻大抗震性能好、使用寿命长等优点。钽 也用于制作电子管，如用作电子管阳极、栅极和 阴极材料。在800℃下，一个体积的钽可以吸收 740个体积的气体，所以钽也可以做真空仪器和 真空管的吸气材料。
8）Ti与Ti合金的热处理
2）焊接特点
• 钛及钛合金的焊接性与其物理化学性能 密切相关，关键的问题是：
• 高温时钛的高活性易受空气污染， • 加热时晶粒长大倾向严重， • 焊接接头冷却时可能形成脆性相。
1)钛的熔点高达1668±10 ℃ ，比焊接钢需要更多 的能量。
2)钛的化学性活泼，与和O和H的作用比钢大的多， 在600℃以上就急剧化合。1000℃就大量吸收H和C， 溶H能力比钢大几万倍，进而生成氢化钛，使韧性 急剧下降。
锆的塑性、焊接性良好，加工成形较容易，但 其加工性能与锆板的含氧量有关。一般锆 中的含氧量限制在0．1％以下。 氮的腐蚀产物可全部或部分地溶于锆内，从而 影响到锆及锆合金的耐蚀性。为此，锆合 金基体金属中的含氮量应限制在0．005％内。
在碱液中锆的耐蚀性胜于钛及不锈钢，因此可 用作化工装置中的衬里设备。除氢氟酸、浓硫 酸、热浓磷酸以外的多数酸液对锆均不受浸蚀， 由稳定的氧化膜保护锆内部金属免受氧化，但 当温度超过850℃，氧化膜迅速被分解。 锆及锆合金置于400℃的CO或C02气体介质中， 就会与其发生反应，温度升至800℃， 反应急剧增强。
气体杂质增大了冷裂纹和延迟裂纹的倾向，增大缺 口敏感性。因此焊接用氩气纯度应不低于99.99％， 湿度≤0.039％，焊丝≤0.002％
3)Tl的传热系数是钢的二分之一，使HAZ极 易过热，在882℃发生α→β的转变，温度再 高，β晶粒则急剧跳跃式长大，性能明显恶 化，所以要严格控制温度，特别要控制焊接 循环中的高温停留时间。
2）应用领域
◆在冶金工业中，碳化钨硬质合金，是一种新型 超硬工具材料，被广泛用于制作切削刀具、 模 具、量具、地质钻探和矿山采掘工具以及耐磨零 件等。
◆钨还应用于合金钢，是合金钢和高速工具钢的 主要合金元素。
◆有色金属和稀有金属合金中，触点合金和防 辐射合金，如W-Cu、 W-Ag合金兼有铜、银良好导电导热和钨耐磨的 优点。
因此钛焊缝中规定杂质限量(质量分数， ％)为：0.12-0.1502、0.03-0.04N2和0.010.015H2。
4）焊接钛时没有热裂纹及晶间裂纹问题，但存在 气孔问题，尤其是α+β合金。 增加层焊中焊道量或增加热输入都使气孔量增加。 5）选择焊接方法主要看焊接区和接头冷却时保护 措施的可靠程度。一般焊接钛合金要保证焊缝金属 高温停留时间最短和冷却速度最大。但焊接高强度 钛合金时，为避免近缝区脆性。最好采用缓慢冷却 的焊接工艺。已经使用过的熔焊方法有钨极氩弧焊、 熔化极氩埋弧焊、电渣焊、电子束焊和等离子焊。 就氩弧焊而言，气体保护比焊钢时的要求高得多 主要在氩的纯度、流量和增加保护拖罩上。
在工业用钛合金中，大量使用的合金元素是A1、Sn、 V、Mo、Mn、Cr、Fe和Zr，而Fe、Si、C、N、H、 O则作为杂质元素。
O和H是极强烈的α稳定剂，使α→β的转变温 度升高。 H促使β在335℃发生共析体分解而形成钛的氢化物。 杂质含量不同，钛合金的组织和性能会有明显差别， 因此对合金中杂质含量作了严格规定。 对焊接来说，也密切相关，应特别意。
（5）用途
用它制成的设备 可用于制酸工业(硝酸、硫酸、盐酸．磷酸、醋酸等) 制碱工业(纯碱、氨联碱、氯碱等)、化肥工业(尿素、 硝铵、磷酸铵等)、石油化工业(乙醛、聚氯乙烯等)、 海洋工程、航空航天等各行业 它可加工成铸件、锻件、管材、板材等各种形状， 切削加工性能良好 国内已提出“开发钛技术，推广应用钛设备”的呼
吁
（6）Ti的分类和特点
常温下的钛称α(密排六方晶格固溶体)，加热到 882℃转变成β(体心立方晶格固溶体)， α –Ti：热强性↑ ，变形能力↓ β –Ti：热强性↓ ，变形能力↑ 按对相变温度的影响及在α 和β钛中的溶解度 合金元素可分为：
(1)稳定剂(A1、Sn) 提高α→β的转变温度，大量溶于 α ，略溶于β。 (2)同晶的β稳定剂(Mo、Ni、V、Ta) 降低α→β转变温 度，无限溶于β中，略溶于α 。 (3)形成共析体的β稳定剂(Fe、Cr、Mn、Cu、Ni、W) 降低α→β的转变温度。在β中比在α中溶解度大，在一 定浓度和温度下与Ti形成金属化合物。 (4)中性强化剂(Zr、H) 对相变温度影响小，无限溶于 α或β中。
6、镁及镁合金
• 概述 • 性能 • 焊接性
1）概述
◆镁是最轻的工程结构材料之一，它的密度只有 1.74Kg／m3， 且镁的比强度较高(约15)．镁合 金具有极好的切削加工和良好的铸造性能。
◆绝大多数镁合金可以用气焊、氩弧焊、电阻焊、 钎焊等方法焊接， 目前通常采用氩弧焊方法焊 接．氩弧焊适用于一切镁合金的焊接，它都能得 到较高的焊缝强度系数，焊接变形比气焊小，而 且可不用气剂。铸件可用氩弧焊修补并能获得满 意的焊接质量。
为防止锆焊接接头的脆化及改善其耐蚀性，在焊丝 中往往加入锡、铁、镍、铬、铌等合金元素。
③焊缝金属中存在一定量的氮，将降低锆焊接接 头在水和蒸汽中的腐蚀稳定性，但对该接头施以 焊后退火(570℃)处理，则耐蚀性有所改善。 ④若在焊缝、热影响区出现淬硬组织，则会影响 到接头的耐蚀性。由于焊缝金属晶界上弥散析出 的小颗粒第二相沉淀物是不连续的，所以焊缝的 腐蚀速度比热影响区要小。 ⑤热影响区组织是片状的α晶粒，腐蚀介质往往 会沿着热影响区的原β晶界和，α片间侵入，使连 续分布在晶界和片间的ZrFe(Cr)沉淀物优先发生 腐蚀，并导致锆晶粒的剥落现象。
⑥锆基体金属中的含碳量大于0．1％时，便形 成锆的碳化物，在该碳化物微区优先发生局部 腐蚀，并进一步扩大，促使整个锆合金焊接接 头发生快速腐蚀。所以，焊前应将坡口及其两 侧表面上的油脂等污物清除干净，防止任何有 机物浸入焊缝。
随着焊缝金属中碳含量的增加，气孔缺陷的 形成机率增大。
4、钽
1）化学性质：
特殊有色金属和合金
• 概述 • 钛及钛合金 • 锆及锆合金 •钽 •钨 • 镁及镁合金
1、概述
除了钢、铝、铜和镍材料之外，还有一组金属 (特殊金属)，具有特殊的特性，它们在不同的应用 领域中有特殊的意义。属于此类的，就是钛(Ti)、 锆(Zr)、钼(Mo)、镁(Mg)、钽(Ta)和钨(Wo)。 从焊接技术工艺方面来看，由于对大气行明显地吸 收倾向，而决定了焊接方法以及焊接工艺操作过程。 因此，W1G、WP、EB、Lb，爆炸复合和电阻焊 都受到了特别地应用。
焊接方法
为了焊接钛，要用与一般生产分开的车车间设备，必须 具行钛材零件表面准备的合适的装置以及气体保护焊用 的附加设备，其生产条件与奥氏体钢焊接相类似。
◆压力焊接 ◆扩散焊接 ◆爆炸焊接 ◆磁旋弧压力焊 ◆ 超声波焊接 ◆摩擦焊接 ◆ 电阻焊 ◆熔焊焊接
设备特点：
电阻压力焊机：单相焊机 电子束焊机：工作仓真空压力＜5×10-4HPa 钨极惰性气体保护焊机
6）钛焊缝质量的判别 钛焊缝的质量在很大程度上与保护有关，而钛 焊缝表面的颜色又提供了保护好坏的依据(见 下表)。 因此除了按技术条件规定的检验方法外，通过 钛焊缝表面的颜色可以作出焊缝质量的判别。
3、锆及锆合金
• 概述 • 特征 • 焊接特点
1）概述
锆及锆合金是原子能工业、化学工业、石 油化学工业中的——种重要结构材料，它 们可以用以制造原子能高温水反应堆芯、 核燃料棒（保护管）、压力管、控制棒导向 装置，以及贮存农药、双氧水、染料的容 器和流量计等部件
（2）硬质合金
硬质合金对钽的需求量一般占市场用钽总 量的20%左右。一般切削工具在快速切削 金属时温度剧升，一致金属削片熔焊在刀 具上，使刀具边缘脱落、折断，而用以碳 化钽为基的硬质合金制成的刀具就可以避 免以上不足。
（3）化学工业
钽在150℃以下耐化学腐蚀的能力很强。钽 主要用于化工设备的内衬材料。 钽还用于喷丝头生产塑料纤维，这种喷头 要求坚固、耐磨、耐腐蚀，而且小孔在用 过程中完全不变。
2）特征
• 成分和性能 • 晶体结构
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（1）成分和性能
在元素周期表中锆与钛同属Ⅳ族副族金属，它 的密度为6.55×103Kg／m3，比钢略轻；熔点 1855±15℃； 线膨胀系数较低，仅为6.8 ×10-6/ ℃；。 锆及锆合金在400℃以下加热时，开始吸收空 气中的氧、氮、氢等气体，从而引起锆的脆化 和耐高温、高压水腐蚀性能的降低。
（7）钛合金的分类、特点
①α合金：不能热处理，工艺性能好，有很好的塑 性，能很好地焊接。一般用于制造在500℃以下 工作的结构
② β钛合金 ：性能差（焊接性和力性）→应用↓ ③ α+β双相合金：最广泛应用。 它在进行淬火和时效热处理后， Rm可达到1200~1400MPa，退火后有很好工艺 艺性能，通常在退火状态加工，然后热处理强化 用于制造在400℃以下工作的结构。
2、钛及钛合金
• 概况 • 焊接特点
1）概况
（1）如密度小(约为钢的60％)，强度高(工业纯钛 σb=350~450MPa、 钛合金σb= 800～900MPa)
（2）优良的高温和低温性能(可在253℃～500℃使用) （3）优异的耐腐蚀性(超过0Crl9Nil3M03奥氏体不锈
钢，可耐海水、大多数酸、碱和盐等介质的腐蚀) （4）无磁性
3)焊接特点
①锆及锆合金的化学活性很强，它们很易与空气 中的氧、氮等气体发生反应。焊缝金属中的含 氧量增至0．5％时，即生成脆性的化合物，焊 接接头的塑性显著降低，强度增高，并使耐高 温、高压水的腐蚀性能下降，以致影响到整个 焊接结构的服役期限
基于锆在高温下易氧化的特点，必须采用能量集中的 焊接热源，以提高焊接接头的加热及冷却速度，有利 于缩短过热区金属在高温下的停留时间 ②在焊件冷却过程中热影响区金属有可能析出复杂的 金属间化合物，如Zr(Fe、Cr)2和Zr2Fe氧化物、氮化 物等，这些脆性析出物将导致焊缝及热影响区金属的 强化，而塑性显著降低，为此在焊接：工艺上应采取 一些措施，使焊缝金属避免受到污染。
◆在电子和电工材料中，钨是照明和各种电子 管的重要材料，在电子工业中钨有广泛的用途。
◆金属钨加工品的主要用途，照明用的钨丝、 钨杆、电子管用的发射灯丝，X射线管旋阳极、 半导体装置超级支撑材料；测定装置的热电偶， 电阻炉用的发热体等
3）焊接特性（物理特性）
4）焊接方法
电子束焊 激光焊 扩散焊 特种焊：高能束流焊接及扩散焊
◆镁合金在汽油、煤油、酚、醇类(甲醇除外)和 其他矿物油中较为安定，在稀碱液以及氟盐的 中，陛和碱性溶液，二氧化硫气体和水溶液， 液态和气态胺中无腐蚀倾向。若镁合金经氧化 处理后涂漆，则可在长期大气条件下使用而不 腐蚀。 ◆国内外飞机、导弹用的油箱、燃料箱型材， 付翼、弹翼舵面、仪表舱、隔板、构架等零件 已广泛采用镁合金制造。