[發明專利]一種添加鉭元素的激光焊接方法

在審

• 申請號: 202010192214.9
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111195773A
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 徐國建;王文博;井志成;張國瑜;蘇允海;鄭文濤;曲迎東;王蔚;于寶義
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: B23K26/21
• 分類號: B23K26/21;B23K26/12;B23K26/32
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 周智博;宋鐵軍

一種添加鉭元素的激光焊接方法，（一）、分類處理：根據添加的鉭元素進行分類，鉭元素的添加為以鉭粉的形式或鉭元素薄片的形式，根據鉭元素薄片的不同厚度，分成0.01?0.05mm厚與0.06?0.1mm厚兩類；（二）、針對鉭粉或鉭元素薄片進行相應的操作：（三）、焊接工藝：激光功率6?10kW、焊接速度1.5?3.5m/min、離焦量為0?（?3）mm、正面保護氣流量15?25L/min、背面保護氣流量25?30L/min。焊接過程穩定，在保護氣作用下的焊縫正背表面光亮、平整、光滑，魚鱗紋清晰可見，無焊接缺陷，最終獲得鉭元素合理分配的，均勻分布的、高質量、高效率的焊接接頭，提高了材料的抗輻照性能、降低了韌脆轉變溫度、改善了室溫拉伸性能以及高溫蠕變壽命。

技術領域：

本發明專利涉及航空航天、核電等行業領域中添加鉭元素激光焊接應用，尤其以薄片方式添加鉭元素的激光焊接，屬于材料加工技術領域。

背景技術：

在航空航天、核電等行業領域中，普通合金鋼往往不能滿足對性能有特殊要求的位置，在原有鋼種上通過外界方式添加特殊合金元素成為一種可行方式。鉭相比其他材料更能經受高溫和礦物酸的腐蝕，可作為飛機、導彈、火箭、核反應堆的耐熱高強度材料。鉭元素與碳、氮的親和能力大，能與碳和氮生成碳化物、氮化物或碳氮化物，這些析出相非常的細小，為納米級別，均勻彌散分布于晶粒內，是鋼中的主要強化相，由于細晶強化和彌散強化作用，在提高鋼的抗輻照性能同時降低其韌脆轉變溫度，改善室溫拉伸性能，顯著提高耐熱鋼的蠕變壽命。但由于激光焊接過程中焊接接頭較窄，過多的鉭元素的加入使焊接接頭的合金元素含量急劇增加，導致焊后焊接接頭性能大幅下降，所以鉭元素的添加量和方式必須得到有效控制，查閱國內外現有激光焊接方法的相關文獻，未發現以本申請方式添加鉭元素的激光焊接方法。

發明內容

發明目的：

本發明提供了一種添加鉭元素的激光焊接方法，其目的是解決以往所存在的問題。

技術方案：

一種添加鉭元素的激光焊接方法，其特征在于：該方法按如下工藝步驟依次展開：

(一)、分類處理：根據添加的鉭元素進行分類，鉭元素的添加為以鉭粉的形式或鉭元素薄片的形式，根據鉭元素薄片的不同厚度，分成0.01-0.05mm厚與0.06-0.1mm厚兩類；

(二)、針對鉭粉或鉭元素薄片進行相應的操作：

2.1、鉭元素薄片：

2.1.1、試板(A)上鉭元素薄片位置的加工：對于0.06-0.1mm厚度薄片，在兩側試板(A)對接面加工出所需厚度與寬度的供鉭薄片(C)添加的空間(2)，對于0.01-0.05mm厚度薄片，焊接時直接采用工裝夾緊即可；

2.1.2、薄片放置：對于0.06-0.1mm厚度薄片，將薄片放置在加工后的薄片添加空間(2)內，對接后夾緊，對于0.01-0.05mm厚度薄片，將薄片放置在對接面需添位置夾緊即可；

2.2、鉭粉：

2.2.1、試板接頭形式為矩形坡口對接，板厚(H)：矩形坡口深度(K)＝2.5～3.5:1；矩形坡口寬度(J)：板厚(H)＝6～8：100；

本實施例中選擇針對板厚(H)10mmCLF-1(核電用鋼)鋼板，坡口鈍邊高度(I)為6.5mm，矩形坡口寬度(J)為0.7mm、深度(K)3.5mm(板厚(H)：矩形坡口深度(K)≈3:1)，焊縫背部采用激光點焊固定；

2.2.2、選用粒度為Φ50μm的球狀鉭粉(買的成品，廠家是西安歐，是純鉭)用酒精稀釋后(稀釋到不掉粉的狀態，酒精是用買來的成品工業酒精)填充于矩形坡口內部，將整體放入加熱爐中加熱，鉭粉中的酒精蒸發后，固化于矩形坡口內；