[發(fā)明專利]微合金化連接方法及微合金化連接結(jié)構(gòu)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711279472.5
• 申請(qǐng)日: 2017-12-06
• 公開（公告）號(hào): CN108015445A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李思功;龔星;劉彤;嚴(yán)俊;李銳;張林杰;白清林;裴俊宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中廣核研究院有限公司;中國廣核集團(tuán)有限公司;中國廣核電力股份有限公司;西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B23K31/02
• 分類號(hào): B23K31/02;B23K103/08
• 代理公司: 深圳市瑞方達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44314
• 代理人: 林儉良;王少虹

本發(fā)明公開了一種微合金化連接方法及微合金化連接結(jié)構(gòu)，微合金化連接方法包括：S1、配制微合金化粉末；S2、將微合金化粉末噴涂在待焊接的第一連接件和/或第二連接件的待焊區(qū)表面，形成微合金化粉末涂層；S3、以熔焊方式將第一連接件和第二連接件進(jìn)行連接，微合金化粉末涂層與第一連接件和第二連接件的基體發(fā)生原子擴(kuò)散形成冶金結(jié)合。本發(fā)明中通過微合金化粉末涂層的設(shè)置，與基體發(fā)生原子擴(kuò)散形成冶金結(jié)合，利用微合金化元素與晶界處偏析的有害氧、氮等雜質(zhì)元素的高度親和性來改善焊區(qū)晶界結(jié)合力，形成高焊縫強(qiáng)度的焊接接頭，抗拉強(qiáng)度達(dá)到鉬基體強(qiáng)度的90％以上，克服了傳統(tǒng)鉬合金焊接脆性及強(qiáng)度低的致命弱點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鉬合金連接技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于鉬合金的微合金化連接方法及微合金化連接結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

日本福島核事故發(fā)生以后，核電安全再次成為國際民眾普遍關(guān)注的焦點(diǎn)，而如何進(jìn)一步提高核電安全性特別是提高核反應(yīng)堆抵抗超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)核事故的安全閾值也成為核能可持續(xù)發(fā)展的重要議題。事故容錯(cuò)核燃料(Accident Tolerant Fuels，ATF)這一全新核安全技術(shù)概念正是在這一背景下誕生的，并逐漸成為世界核電工業(yè)最重要的研究課題之一，其目的是對(duì)現(xiàn)有鋯合金/二氧化鈾燃料體系進(jìn)行改進(jìn)升級(jí)甚至全面更新替換以實(shí)現(xiàn)降低包殼與高溫水蒸氣的反應(yīng)焓熱和氫氣生成量、提升包殼在事故超高溫下的結(jié)構(gòu)完整性以及增強(qiáng)包殼對(duì)裂變氣體的束縛能力等。

ODS鉬合金由于具有高熔點(diǎn)、優(yōu)異的高溫強(qiáng)度與塑性以及出色的抗高溫蠕變等性能而成為ATF研究的重要候選包殼材料之一。但是，ODS鉬合金焊接脆化特性是制約該材料作為ATF包殼應(yīng)用的技術(shù)障礙。鉬及其合金的大量焊接試驗(yàn)表明，該材料的焊縫接頭強(qiáng)度和韌性較低，晶界結(jié)合弱，斷口多呈現(xiàn)沿晶脆性斷裂。鉬及其合金的這種焊接脆性主要?dú)w因于焊接過程中氧、氮等有害雜質(zhì)元素偏析于晶界造成界面結(jié)合力下降。因此克服ODS鉬合金焊接脆化這一缺點(diǎn)的關(guān)鍵在于消除有害元素的影響盡可能提高晶界結(jié)合強(qiáng)度，如何消除氧、氮的有害影響是提高鉬合金焊接性能的關(guān)鍵突破口之一，也是目前需要解決的關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種克服了傳統(tǒng)鉬合金焊接脆性及強(qiáng)度低的微合金化連接方法及微合金化連接結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種微合金化連接方法，包括以下步驟：

S1、配制微合金化粉末；所述微合金化粉末包括以下質(zhì)量百分比的組分：鋯粉0.1-2wt％、碳粉0.01-0.5wt％以及鈦粉0.1-2wt％，其余為鉬粉；

S2、將所述微合金化粉末采用等離子噴涂技術(shù)噴涂在待焊接的第一連接件和/或第二連接件的待焊區(qū)表面，形成微合金化粉末涂層；

S3、以熔焊方式將所述第一連接件和第二連接件進(jìn)行連接，所述微合金化粉末涂層與第一連接件和第二連接件的基體發(fā)生原子擴(kuò)散形成冶金結(jié)合。

優(yōu)選地，步驟S1中，所述微合金化粉末還包括以下質(zhì)量百分比的組分：硼0.1-1wt％。

優(yōu)選地，步驟S2中，所述微合金化粉末涂層的厚度為1-50μm。

優(yōu)選地，步驟S2中，所述第一連接件和第二連接件為鉬合金。

優(yōu)選地，所述第一連接件為包殼管體，所述第二連接件為端塞。

本發(fā)明還提供一種微合金化連接結(jié)構(gòu)，包括相配合連接的第一連接件和第二連接件、設(shè)置在所述第一連接件和第二連接件相接處的微合金化粉末涂層；所述微合金化粉末涂層與第一連接件和第二連接件的基體發(fā)生原子擴(kuò)散形成冶金結(jié)合；

所述微合金化粉末涂層包括以下質(zhì)量百分比的組分：鋯粉0.1-2wt％、碳粉0.01-0.5wt％以及鈦粉0.1-2wt％，其余為鉬粉。

優(yōu)選地，所述微合金化粉末涂層還包括以下質(zhì)量百分比的組分：硼0.1-1wt％。