本文主要研究了紫铜厚板不预热GTAW防止热裂纹产生机理及He气保护焊接工艺。首先对比了氩气、氦气和氮气作为保护气,焊接裂纹及氮气孔的形成规律。其次分析研究了Ti元素防止裂纹及氮气孔的机理。进行一系列的氦气体保护焊接工艺试验,并对焊接接头的微观结构、焊缝成分和力学性能进行对比分析。试验结果表明,填加Hs201焊丝,在氩气保护时,预热温度为300℃、500℃和700℃时焊接接头都会产生热裂纹,随预热温度的升高热裂纹逐渐减少。在氦气保护时,预热300℃时焊缝中只有液化裂纹,不预热时焊缝中除液化裂纹外还存在结晶裂纹。采用氮气保护焊接紫铜时,焊缝中不仅会产生结晶裂纹还有大量的氮气孔存在。采用氮气/氩气保护GTAW接紫铜厚板,填加钛含量为4%和5%的Cu-Ti合金焊丝时,均不会产生气孔和裂纹。含钛量为4%的焊缝基体为固熔1.5%左右Ti的Cu,深色析出相为Cu-Ti和Ti-Si金属间化合物,浅色析出相主要为TiCuSn+CuTiSn3+Cu3Sn金属间化合物。含钛量5%焊缝基体为固溶3%左右Ti的Cu;深色析出相主要为Ti-Si及Ti-Cu金属间化合物。浅色析出相A主要为CuTi5Sn3+Cu3Sn+Cu。Ti能够防止焊接接头中产生热裂纹的原因主要为:Cu-Ti合金焊丝中的Ti与O反应生成稳定的产物TiO2以焊渣的形式浮出焊缝表面。从Ti具有较强脱氧能力以及Cu-Ti合金具有较强抗变形能力两方面证明了这一原因。Ti能够防止在氮气保护GTAW时焊缝中产生的大量氮气孔的原因是:Ti在高温时具有很强的吸氮性,与进入焊缝中的N反应生成稳定且密度小的产物TiN以焊渣的形式浮出焊缝表面。采用氦气保护GTAW焊接紫铜厚板,填加含钛量降至3%的铜钛合金焊丝,焊缝中无热裂纹,接头成型好,硬度低,强度高。焊缝金属组织形貌与Cu-Ti焊丝基本相同,焊缝基体主要为Cu中固溶了2%-3%的Ti,焊缝中均匀分布着深色和浅色两种析出相,浅色析出相为CuTi3Sn3+Cu3Sn+Cu的三元金属间化合物。深色析出相为Ti-Si和Ti-Cu金属间化合物。焊接接头的拉伸强度接近母材。但焊接接头的冲击韧性较差。