Ta-Mo異種金屬激光焊接頭裂紋敏感性及組織性能研究.pdf

1、行波管(travelling-wave tube, TWTs)作為微波器件中的核心部件，其主要部位(如陰極支撐結(jié)構(gòu))常采用Ta、Mo等難熔稀有金屬進(jìn)行制造。為控制組件生產(chǎn)成本、發(fā)揮材料優(yōu)良性能，常需要進(jìn)行異種難熔金屬間的連接，激光焊接技術(shù)是完成組件中材料連接的常用手段。但難熔金屬的可焊性較差，難以獲得力學(xué)性能良好的接頭，接頭中裂紋等缺陷是造成組件服役壽命下降的一項(xiàng)重要原因。
　　本文針對(duì)0.2 mm厚Ta/Mo異種金屬薄板的激光對(duì)

2、接展開研究，采用金相顯微鏡、掃描電鏡、微區(qū)XRD、顯微硬度及拉伸試驗(yàn)等分析測(cè)試手段，對(duì)接頭的裂紋形貌、形成原因及抑制措施進(jìn)行了探討，并通過填充材料Ti、Ni的添加，完成了Ta/Mo異種金屬的連接，研究了填充材料對(duì)接頭組織及力學(xué)性能的影響。所得結(jié)果表明：
　　Ta/Mo異種金屬接頭中，裂紋以宏觀穿晶裂紋和沿晶微裂紋組成，接頭斷口脆性大，無塑性變形特征，為解理斷裂。雜質(zhì)元素在晶間的偏聚是導(dǎo)致 Ta/Mo接頭中結(jié)晶裂紋形成的根本原因，T

3、a、Mo所形成的固溶體顯著增大了焊縫的顯微硬度，導(dǎo)致焊縫韌性的下降，焊縫晶粒粗大、材料的力學(xué)性能失配惡化了接頭性能，焊接熱循環(huán)應(yīng)力作用下促使裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展。
　　通過焊前預(yù)熱可以在一定程度上降低接頭中的裂紋傾向，但并沒有達(dá)到抑制焊縫裂紋的目的。通過Ti、Ni填充材料的添加，均可以抑制Ta/Mo激光焊接頭中裂紋的產(chǎn)生，選用激光功率20.8 W、脈沖寬度5 ms、脈沖頻率4.5 Hz、光斑直徑0.3 mm時(shí)，兩者均達(dá)到其接頭的最大抗拉

4、強(qiáng)度。其中Ta/Ti/Mo接頭強(qiáng)度達(dá)到與Ta母材等強(qiáng)，拉伸試樣自Ta母材斷裂；Ta/Ni/Mo接頭平均強(qiáng)度達(dá)到Ta母材強(qiáng)度的81％，拉伸試樣自Ni/Ta側(cè)熔合線附近斷裂。
　　添加低熔點(diǎn)填充材料可降低焊接所需的熱輸入，且絕大部分激光作用于填充材料，繼而減少接頭中Mo的熔化量，抑制了Ta、Mo接頭中的裂紋產(chǎn)生。由于填充材料與母材巨大的熔點(diǎn)差異，所擇工藝條件下得到的接頭中既包含熔化焊特點(diǎn)，也有釬焊特征出現(xiàn)。填充材料的不同主要造成了熔合