中國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，以及相對較為成熟的技術(shù)基礎(chǔ)，因此被普遍認為是未來聚變示范堆和聚變動力堆的首選結(jié)構(gòu)材料。中國低活化馬氏體鋼(CLAM)是具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的、成分及性能優(yōu)化的RAFM鋼。CLAM鋼被定為中國設(shè)計研究的ITER試驗包層模塊的首選結(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)點而被廣泛應(yīng)用。本文采用Nd: YAG激光器對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)進行激光焊接，并對部分試樣進行了回火處理。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、拉伸試驗和沖擊試驗對焊接接頭的力學(xué)性能進行了研究。
　　 通過對不同焊接參數(shù)試樣的質(zhì)量對比優(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，這主要由于在細晶區(qū)形成了均勻而細小的組織，從而使硬度值升高。回火處理后焊接接頭的整體強度降低，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度平均達到了688MPa，試樣在母材處斷裂，焊縫具有良好的強度；1/2標(biāo)準(zhǔn)沖擊試樣最低沖擊功達到了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