鎢-低活化鋼用Ti基連接材料及相關(guān)焊接工藝研究.pdf

1、W/steel的連接是核聚變裝置中氦冷型偏濾器制備的關(guān)鍵問(wèn)題。由于W和低活化不銹鋼的熔點(diǎn)和熱膨脹系數(shù)等物理性質(zhì)差異巨大，并且偏濾器服役環(huán)境嚴(yán)苛，要求承受巨大的熱負(fù)載和耐中子輻照，如何獲得高性能W/steel的連接接頭是一個(gè)難題。釬焊及擴(kuò)散焊技術(shù)各自具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，因而成為W/steel連接領(lǐng)域主要采用的連接技術(shù)?？紤]到低中子活化元素Ti、Fe作為W/steel連接材料具有非常大的潛力，本文將探究以Ti、Fe為主要原料連接W/steel的

2、工藝。主要研究結(jié)果如下:
　　1、釬焊連接W/steel:非晶釬料在釬焊過(guò)程中有明顯優(yōu)勢(shì)，本實(shí)驗(yàn)希望通過(guò)合金化理論開(kāi)發(fā)出具有低熔點(diǎn)、低中子活性的非晶型釬料，并應(yīng)用于釬焊實(shí)驗(yàn)。用Zr元素替代非晶成分Ti70Fe20Si10中的Ti元素，并調(diào)整相關(guān)元素比例，獲得了兩個(gè)較佳成分:Ti50Zr25Fe20Si5和Ti45Zr30Fe20Si5。將Ti50Zr25Fe20Si5應(yīng)用于釬焊實(shí)驗(yàn)，焊縫質(zhì)量較差，W基體及釬料層中都出現(xiàn)大量裂紋，強(qiáng)

3、度較低。焊縫中存在大量的硬脆金屬間化合物及W與steel的熱膨脹系數(shù)的巨大差異是導(dǎo)致接頭失效的主要原因。
　　2、擴(kuò)散焊連接W/steel:通過(guò)液相界面擴(kuò)散焊工藝對(duì)以Ti為中間層的W/Ti/steel的固態(tài)擴(kuò)散焊工藝進(jìn)行優(yōu)化，以此來(lái)克服傳統(tǒng)固態(tài)擴(kuò)散焊成型困難的問(wèn)題，并提高接頭質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)中分四個(gè)方案展開(kāi)研究，結(jié)果表明最佳工藝為:第一步采用電鍍技術(shù)在Ti片表面獲得20μm左右的鍍鐵層，第二步通過(guò)液相界面擴(kuò)散焊在1100℃實(shí)現(xiàn)W/Ti的