中國(guó)低活化馬氏體鋼的激光焊接研究.pdf

1、聚變堆用結(jié)構(gòu)材料是聚變能能否實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵之一。由于低活化鐵素體/馬氏體鋼(RAFM)具有較低的輻照腫脹和熱膨脹系數(shù)、較高的熱導(dǎo)率等優(yōu)良的熱物理性能和力學(xué)性能，以及相對(duì)較為成熟的技術(shù)基礎(chǔ)，因此被普遍認(rèn)為是未來(lái)聚變示范堆和聚變動(dòng)力堆的首選結(jié)構(gòu)材料。中國(guó)低活化馬氏體鋼(CLAM)是具有中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、成分及性能優(yōu)化的RAFM鋼。CLAM鋼被定為中國(guó)設(shè)計(jì)研究的ITER試驗(yàn)包層模塊的首選結(jié)構(gòu)材料。
　　 CLAM鋼焊接技術(shù)的解

2、決將為其工程應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，激光焊接由于其具有高質(zhì)量、高精度、高效率等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。本文采用Nd: YAG激光器對(duì)5mm和6mm的CLAM鋼板采用不同的焊接工藝參數(shù)(輸出功率、焊接速度，離焦量)進(jìn)行激光焊接，并對(duì)部分試樣進(jìn)行了回火處理。利用金相顯微鏡和掃描電鏡觀察了CLAM鋼焊接接頭微觀組織、碳化物分布；利用硬度試驗(yàn)、拉伸試驗(yàn)和沖擊試驗(yàn)對(duì)焊接接頭的力學(xué)性能進(jìn)行了研究。
　　 通過(guò)對(duì)不同焊接參數(shù)試樣的質(zhì)量對(duì)比優(yōu)化了焊接工藝參數(shù)。

3、分析了不同焊接工藝參數(shù)對(duì)焊縫和熱影響區(qū)組織的影響，即焊接線能量越大，焊縫及熱影響區(qū)的寬度越大，組織越粗大。通過(guò)組織分析可以看到，熱處理前焊縫區(qū)主要為晶粒粗大的板條馬氏體組織；熱影響區(qū)為馬氏體組織和少量殘余奧氏體。焊接接頭回火處理后得到回火馬氏體組織，并有碳化物析出，碳化物形狀不規(guī)則，呈短棒狀，碳化物顆粒主要分布在有著密集位錯(cuò)線和晶胞壁等微觀缺陷的馬氏體板條或奧氏體晶界上，晶內(nèi)碳化物分布較少。對(duì)回火處理前后焊接接頭硬度的分析表明，焊件在未

4、經(jīng)回火處理的情況下，焊縫的硬度略低于母材，熱影響區(qū)內(nèi)硬度呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，這主要由于在細(xì)晶區(qū)形成了均勻而細(xì)小的組織，從而使硬度值升高?；鼗鹛幚砗蠛附咏宇^的整體強(qiáng)度降低，焊縫及熱影響區(qū)的硬度值均高于母材，熱影響區(qū)未出現(xiàn)軟化現(xiàn)象。熱處理后的焊接接頭在室溫下的抗拉強(qiáng)度平均達(dá)到了688MPa，試樣在母材處斷裂，焊縫具有良好的強(qiáng)度；1/2標(biāo)準(zhǔn)沖擊試樣最低沖擊功達(dá)到了88J，灰色的纖維區(qū)占沖擊斷口的絕大部分，微觀形貌呈明顯的韌窩狀，焊縫具有良好的