Zr-Sn-Nb鋯合金激光焊接頭的顯微組織與性能研究.pdf

1、鋯合金因其優(yōu)異的核性能、力學(xué)性能及耐腐蝕性能被廣泛應(yīng)用于核反應(yīng)堆重要結(jié)構(gòu)件，焊接是連接鋯合金的必要工藝，但是鋯合金接頭顯微組織和性能相對(duì)母材發(fā)生了很大改變，因此探索鋯合金接頭的顯微組織和性能的變化規(guī)律對(duì)推進(jìn)鋯合金焊接結(jié)構(gòu)件在核反應(yīng)堆中的應(yīng)用具有重要意義。
　　首先，本文針對(duì)鋯合金高溫條件下化學(xué)性質(zhì)活潑的特點(diǎn)，考慮焊接過程中形成的蒸氣流對(duì)保護(hù)氣流層形成沖擊，而熱輸入量與蒸氣流的強(qiáng)度存在線性關(guān)系，通過對(duì)比分析氣體施加形式、氣流量大小對(duì)

2、焊接接頭保護(hù)效果的影響，探討采用氣體保護(hù)形式能否達(dá)到鋯合金焊接所需的環(huán)境控制效果。結(jié)果表明，采用軸吹、側(cè)吹和背吹的保護(hù)形式，能保證鋯合金的焊接環(huán)境控制;激光功率1400W、焊接速度60mm/s、氣流20L/min時(shí)，焊接接頭的保護(hù)效果較好;而在所選焊接工藝參數(shù)范圍(P=1350～1500W、V=55～75mm/s)內(nèi)，焊接速度過低或激光功率過高，均能導(dǎo)致氣流保護(hù)效果降低，此時(shí)增大保護(hù)氣體流量，可增加保護(hù)氣流的抗干擾能力。
　　其次

3、，本文開展焊接工藝參數(shù)對(duì)鋯合金接頭力學(xué)性能和微觀組織變化規(guī)律的探索?；诰Я３叽纭⒕ЯＨ∠?、晶界角度差、接頭相組成成分等分析，探討焊接接頭微觀組織對(duì)力學(xué)性能的影響，同時(shí)，基于耐腐蝕性能與微觀組織存在的關(guān)聯(lián)性，找出焊接工藝條件下影響鋯合金接頭耐腐蝕性能的組織因素。結(jié)果表明，激光功率1350～1400W，焊接速度60～65mm/s，可得到高性能鋯合金的焊接接頭。進(jìn)行焊后熱處理來消除有害β相，是改善接頭耐腐蝕性能的重要手段。
　　最后，

4、本文基于第一性原理計(jì)算，確定Nb在具有六方結(jié)構(gòu)Zr(Nb，F(xiàn)e)2第二相中的原子占位模型，通過計(jì)算Zr(Nb，F(xiàn)e)2、β-Nb、β-Zr和富Nb的β-Zr的熱力學(xué)性質(zhì)，計(jì)算結(jié)果表明，隨著溫度升高，對(duì)提高腐蝕性能有利的Zr(Nb，F(xiàn)e)2結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不及Nb固溶的β-Zr，這解釋了鋯合金接頭中第二相消失以及室溫下富Nb的β-Zr殘留的原因;通過計(jì)算Nb對(duì)α-Zr本征力學(xué)性質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)Nb過飽和固溶會(huì)導(dǎo)致α-Zr的晶體結(jié)構(gòu)失穩(wěn);通過比較N