HastelloyN-Ti-HastelloyN合金釬焊接頭的連接機(jī)理與高溫穩(wěn)定性研究.pdf

1、熔鹽堆是第四代核反應(yīng)堆6種候選堆型之一，也是中科院“未來先進(jìn)核裂變能”科技專項(xiàng)的重要組成部分。Hastelloy N合金具有優(yōu)異的抗氟化鹽腐蝕性能，被選用于制造熔鹽反應(yīng)堆中熔鹽回路管道、堆芯容器及換熱器等結(jié)構(gòu)。研究Hastelloy N合金的連接對(duì)于熔鹽堆的發(fā)展具有很大的推動(dòng)作用。本文利用純Ti釬料對(duì)Hastelloy N合金進(jìn)行釬焊，采用SEM、EDS和TEM等手段研究了釬焊工藝參數(shù)和Ti箔厚度對(duì)接頭顯微組織和力學(xué)性能的影響；探討了接

2、頭的顯微組織和力學(xué)性能之間的關(guān)系；初步揭示了采用純Ti釬料連接Hastelloy N合金的連接機(jī)理；通過對(duì)接頭進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間高溫?zé)崽幚?，研究了接頭的高溫穩(wěn)定性。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴利用純Ti釬料釬焊Hastelloy N合金可獲得性能良好的接頭。采用0.127mm的純Ti釬料在1060℃保溫90min下接頭的性能最好，接頭組成為：釬縫中間的1區(qū)和靠近母材的2區(qū)。1區(qū)基體為NiTi，NiTi基體上分布有塊狀的Ni3Ti及大量的M

3、oC顆粒，此外，釬縫中心區(qū)域還分布著Ti2C0.06顆粒和塊狀NiTi2；2區(qū)基體為Ni3Ti，其上彌散有TiC顆粒，靠近接頭界面處分布著 Mo6Ni6C，以柵欄狀的形式平行排布；1區(qū)與2區(qū)被帶狀Mo2C分隔開。⑵在一定的釬焊溫度范圍內(nèi)(1060℃～1100℃)，最佳釬焊溫度為1060℃；隨著釬焊溫度的提高，母材中元素?cái)U(kuò)散性增強(qiáng)，大量 Ni元素進(jìn)入釬料中使得釬料層熔點(diǎn)升高，釬料對(duì)母材的填縫能力下降，反應(yīng)不充分，對(duì)接頭的性能不利。為保證釬

4、料同母材充分地發(fā)生反應(yīng)，適當(dāng)延長(zhǎng)保溫時(shí)間有利于提高接頭性能。隨著Ti箔厚度的增加，釬縫合金區(qū)寬度變厚，接頭的強(qiáng)度增加。采用0.127mm的純Ti釬料在1060℃保溫90min時(shí)，接頭的剪切強(qiáng)度最高，為350MPa。⑶利用純Ti釬料連接 Hastelloy N合金的連接機(jī)理為：釬焊過程中，Ti箔首先與Hastelloy N合金母材接觸發(fā)生共晶反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐合啵S后溶解釬料和母材中的Ni、Ti、Mo、Cr、C等元素，各元素在液相中發(fā)生反應(yīng)；釬

5、焊降溫過程中，各相依次結(jié)晶析出，形成Hastelloy N/Ti/Hastelloy N接頭。⑷對(duì)接頭進(jìn)行高溫穩(wěn)定性研究表明：長(zhǎng)時(shí)間的高溫?zé)崽幚硎鼓覆闹性馗嗟臄U(kuò)散到釬料層中，與釬料發(fā)生反應(yīng)，接頭寬度增加；當(dāng)接頭經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間高溫?zé)崽幚砗螅宇^的性能呈先增加后降低的趨勢(shì)。熱處理溫度較低時(shí)，相當(dāng)于對(duì)接頭進(jìn)行了退火處理，接頭強(qiáng)度增加；熱處理溫度過高對(duì)接頭強(qiáng)度不利。在600℃保溫240h下，接頭的室溫剪切強(qiáng)度為396MPa；在900℃保溫240h