钛合金具有密度低、比强度高、导热性能好、耐高温以及耐腐蚀性好等优点,被广泛应用于航空航天、核能、石油化工、医疗器械等工业部门。钛合金与不锈钢连接,既解决了单一钛合金结构价格昂贵的问题,又能充分发挥两种金属的性能优势,具有极大的发展潜力。本课题采用填丝钨极氩弧焊(GTAW)焊接TA15钛合金和Cr18-Ni8不锈钢,以Cr25-Ni13不锈钢、CuZn合金和Cu作为填充材料,观察接头的显微组织,并且进行成分分析,分析析出相的产生原因及其对接头性能的影响,研究接头焊接裂纹的产生原因和预防措施。采用Cr25-Ni13不锈钢和CuZn合金对TA15钛合金和Cr18-Ni8不锈钢进行焊接,不能形成完整的无宏观裂纹焊接接头,焊缝中很容易产生冷裂纹。以Cu作为填充材料,在合适的焊接热输入下,得到了成形良好的焊接接头,但在焊根附近的焊缝区和钛合金侧熔合区发现了冷裂纹。裂纹产生原因为焊接残余应力过大以及接头中生成大量金属间化合物。为了防止冷裂纹的产生,焊丝应选用与两种母材互溶度高、熔化温度比母材低的金属,对焊丝和母材进行脱氢处理,并且采用较高的焊后保温温度,以降低接头的冷却速度。以Cu作为填充材料焊得到的焊接接头,其焊缝组织由内到外为等轴晶、树枝晶及伴随有析出相的固溶体。其中等轴晶和树枝晶组织为Fe-Ti和Cu-Ti金属间化合物,显微硬度700-813HV50g；固溶体主要成分是Cu,其中的析出相为Cu3P,显微硬度稳定在140HV50g左右。钛合金侧熔合区基体组织是TiFe和Ti2Cu等组成的固溶体,其中分布有大量块状和针状析出相,块状析出相为Ti3P、TiFe、TiFe2和Ti2Cu,针状析出相为TiFe和TiFe2,显微硬度500-700HV50g；不锈钢侧熔合区组织以树枝晶和柱状晶为主,组成相是Fe2P和Cr2P3,其中含有少量NiP2相,显微硬度稳定在550HV50g左右。钛合金侧熔合区成分不均匀性较大,是影响整个接头性能的关键部位。