钛及其合金具有强度高、比重小和耐腐蚀性好等优点,而不锈钢生产加工成本低,年产量高,具有良好的热电性能和机械性能。钛/钢异种金属接头同时具备钛和钢的优点,两者结合成异种金属结构可以充分发挥两种金属在性能和经济上的优势。在纯Ar保护气下对TC4与304L进行连接焊缝背面成形不良,接头强度不高。结合活性焊接中具有熔深增加,焊缝成形及力学性能良好的优点,在焊接过程中引入活性气体CO2辅助,通过改变焊接热输入与CO2含量对TC4与304L进行连接。本文首先研究CO2对TC4/304L接头的焊缝成形、力学性能的影响。研究表明在焊接过程中添加活性气体CO2可以明显改善TC4/304L接头的焊缝成形,尤其改善Cu Si3在304L不锈钢上的铺展润湿。对力学性能的分析可以得知,在纯Ar保护气下焊接所得的接头最高抗拉强度为312MPa,在CO2含量为3%、热输入为51.2J/mm时焊接所得的接头抗拉强度可达474MPa。TC4/304L接头的抗拉强度随着混合气体中CO2含量的增加呈先增加后减少的趋势。接头的断裂位置也随着热输入与混合气体中的CO2含量的不同而变化。在纯Ar保护气下焊接得到的接头断裂于焊缝中部;而在CO2含量较低且热输入较低时接头断裂于304L侧;当热输入较高时接头断裂于TC4侧。同时对接头横截面的硬度作了分析,相比于在纯Ar保护气下焊接的接头,在Ar-CO2混合气体下焊接的接头横截面处的硬度有了一定的提高。接着分析了不同气体下TC4/304L接头的界面微观组织形貌特征。将接头的分为3个区域:TC4/seam界面层、焊缝中心区域与304L/seam界面层。在保护气中添加了CO2后,化合物的种类、尺寸与分布发生了很大的变化。在TC4侧化合物的分布呈现分层现象,元素的分布更为明显,致密化合物层的厚度随CO2含量变化而变化。焊缝中部由于CO2促进了熔池的流动所以化合物分布更为均匀。在304L侧母材熔化量增加而使Fe-Cu固溶体的量增加。最后分析了CO2对焊接过程中电弧形态、焊接热循环、熔池流动、化合物生成的影响机理。在CO2的作用下焊接电弧遵循最小电压原理收缩,母材的峰值温度提高。在活性气体CO2作用下通过改变表面张力系数来改变熔池的流动方向。进而影响熔池内部元素的分布而改变化合物的形态和数量。