鎢-鋼釬焊殘余應(yīng)力分布的數(shù)值模擬及實驗驗證.pdf

1、核聚變堆示范裝置(DEMO)的偏濾器設(shè)計對鎢與鋼的連接提出了新要求。但因鎢與鋼的物理性能如彈性模量和熱膨脹系數(shù)等相差大，在連接和服役過程中將產(chǎn)生高的熱應(yīng)力導(dǎo)致失效。因此，鎢與鋼的連接已經(jīng)成為制約DEMO發(fā)展的一個重要技術(shù)瓶頸。釬焊是實現(xiàn)鎢與鋼連接的有效方法，要獲得高質(zhì)量的鎢/鋼釬焊接頭，對釬焊接頭內(nèi)殘余應(yīng)力的分布進行分析至關(guān)重要。
　　本文采用ANSYS軟件對鎢/鋼釬焊接頭的殘余應(yīng)力進行二維和三維數(shù)值模擬，分析了添加中間層對鎢/鋼

2、釬焊接頭殘余應(yīng)力分布的影響，采用納米壓痕法檢測鎢/鋼釬焊接頭殘余應(yīng)力，并對有限元模擬結(jié)果進行實驗驗證。研究結(jié)果表明:
　　(1)接頭最大徑向殘余壓應(yīng)力位于焊縫附近的鎢基體內(nèi)，最大徑向殘余拉應(yīng)力位于接頭自由邊界處的釬料層內(nèi);接頭內(nèi)部軸向殘余應(yīng)力較小;接頭內(nèi)部周向殘余應(yīng)力與徑向殘余應(yīng)力大小及分布規(guī)律相似。
　　(2)軟質(zhì)Cu層的加入及其厚度的增加可大幅度降低鎢基體內(nèi)的徑向殘余壓應(yīng)力，但Cu層厚度過大會引起極大的界面徑向殘余拉應(yīng)力

3、（在W-Ni界面反應(yīng)層），如鎢/0.5Cu/鋼釬焊接頭此處殘余拉應(yīng)力高達(dá)769MPa，導(dǎo)致接頭抗拉強度急劇降至88.85MPa。硬質(zhì)中間層Ta及其厚度的增加對接頭殘余應(yīng)力的影響較軟質(zhì)Cu中間層小的多。
　　(3)添加不同中間層的鎢/鋼釬焊接頭抗拉強度分布為:鎢/0.2FeNi/鋼釬焊接頭(310.67 MPa)＞鎢/0.03Cu/鋼釬焊接頭(267.52 MPa)＞鎢/0.5Ta/鋼釬焊接頭(256.45 MPa)＞鎢/鋼釬焊接頭