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、力學性能及耐腐蝕性能被廣泛應用于核反應堆重要結構件，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)律對推進鋯合金焊接結構件在核反應堆中的應用具有重要意義。
　　首先，本文針對鋯合金高溫條件下化學性質活潑的特點，考慮焊接過程中形成的蒸氣流對保護氣流層形成沖擊，而熱輸入量與蒸氣流的強度存在線性關系，通過對比分析氣體施加形式、氣流量大小對

2、焊接接頭保護效果的影響，探討采用氣體保護形式能否達到鋯合金焊接所需的環(huán)境控制效果。結果表明，采用軸吹、側吹和背吹的保護形式，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，焊接接頭的保護效果較好;而在所選焊接工藝參數范圍(P=1350～1500W、V=55～75mm/s)內，焊接速度過低或激光功率過高，均能導致氣流保護效果降低，此時增大保護氣體流量，可增加保護氣流的抗干擾能力。
　　其次

3、，本文開展焊接工藝參數對鋯合金接頭力學性能和微觀組織變化規(guī)律的探索?；诰Я３叽?、晶粒取向、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力學性能的影響，同時，基于耐腐蝕性能與微觀組織存在的關聯性，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算，確定Nb在具有六方結構Zr(Nb，Fe)2第二相中的原子占位模型，通過計算Zr(Nb，Fe)2、β-Nb、β-Zr和富Nb的β-Zr的熱力學性質，計算結果表明，隨著溫度升高，對提高腐蝕性能有利的Zr(Nb，Fe)2結構穩(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;通過計算Nb對α-Zr本征力學性質的影響，發(fā)現Nb過飽和固溶會導致α-Zr的晶體結構失穩(wěn);通過比較N