工業(yè)純鋯R60702激光焊工藝及接頭性能表征

工業(yè)純鋯R60702激光焊工藝及接頭性能表征工業(yè)純鋯R60702在耐蝕性、耐磨性、耐疲勞性、高強(qiáng)度等方面表現(xiàn)優(yōu)異,被廣泛應(yīng)用于核工業(yè)及化工行業(yè)。對(duì)于R60702的焊接方法包括有鎢極氬弧焊、真空電子束焊、激光焊等,由于激光焊在自動(dòng)化、精準(zhǔn)性、接頭變形小以及能量密度高等方面的顯著優(yōu)勢(shì),使得今后在鋯及鋯合金焊接方式中成為主要研究方向,然而對(duì)于R60702激光焊研究?jī)H停留在工藝探索階段,對(duì)于焊縫區(qū)、熱影響區(qū)內(nèi)的微觀(guān)結(jié)構(gòu)與其性能間關(guān)系討論較少。本文采用光纖激光器以2mmR60702工業(yè)純鋯作為研究對(duì)象,在鋯板表面進(jìn)行激光焊試驗(yàn),以討論不同激光工藝參數(shù)(離焦量、激光功率以及焊接速度等)對(duì)焊縫成形的影響,從而得到成形良好的焊接接頭,并結(jié)合硬度、拉伸、耐蝕性等試驗(yàn)數(shù)據(jù),對(duì)微觀(guān)組織結(jié)構(gòu)與性能間關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)討論與分析。2mmR60702工業(yè)純鋯進(jìn)行激光焊試驗(yàn)結(jié)果表明:焊縫內(nèi)氣孔率隨著離焦量、激光功率以及焊接速度的增加而減少,離焦量及激光功率對(duì)焊縫中咬邊銳度影響最為明顯,而焊接速度的影響相對(duì)較小。進(jìn)而得到最佳工藝參數(shù)為:激光功率2000W,焊接速度35mm/s,離焦量+4mm,正面及背面保護(hù)氣流量為50L/min。微觀(guān)組織觀(guān)察分析表明:母材為均勻的α等軸晶,熱影響區(qū)細(xì)晶區(qū)為板條狀及不規(guī)則α′組織,熱影響區(qū)粗晶區(qū)為粗大的不規(guī)則鋸齒狀α′組織以及籃網(wǎng)狀魏氏組織,焊縫區(qū)為平行板條狀組織以及籃網(wǎng)狀魏氏組織。對(duì)比各區(qū)域內(nèi)的晶粒尺寸,發(fā)現(xiàn)母材區(qū)內(nèi)晶粒尺寸最大,其次為熱影響區(qū)粗晶區(qū),再者為焊縫區(qū),熱影響區(qū)細(xì)晶區(qū)內(nèi)的晶粒尺寸最小。力學(xué)性能分析表明:焊接接頭試樣機(jī)械性能與母材拉伸受力方向平行TD方向的性能相似,同時(shí)母材表現(xiàn)出了材料的各向異性,即TD方向試樣表現(xiàn)出較強(qiáng)的彈性模量以及屈服強(qiáng)度,較低的延展率及抗拉強(qiáng)度。對(duì)比不同區(qū)域內(nèi)的硬度值,發(fā)現(xiàn)焊縫區(qū)內(nèi)硬度最高,熱影響區(qū)內(nèi)硬度由焊縫向母材方向呈遞減趨勢(shì),母材區(qū)硬度值最低。耐蝕性能分析表明:焊縫保持了良好的耐蝕性能,在5mol/L醋酸溶液中焊縫區(qū)耐蝕性最佳,母材區(qū)耐蝕性最差。針對(duì)該腐蝕溶液下焊接試樣的應(yīng)力腐蝕敏感性試驗(yàn)表明在應(yīng)變速率為0.0001mm/s時(shí),母材表現(xiàn)出了SCC敏感性,并在母材處發(fā)生了韌性斷裂?？棙?gòu)分析結(jié)果表明:母材為典型的雙峰織構(gòu),織構(gòu)組分散漫程度較高,原始α相歐拉角為(ψ=20°~60°,φ=80°~90°,θ=0~60°)。而在熱影響區(qū)細(xì)晶區(qū)中既保留了較強(qiáng)的原始α相織構(gòu),同時(shí)產(chǎn)生新織構(gòu)類(lèi)型(0112)<2111>、(0111)<1211>以及(0110)<0001>,熱影響區(qū)粗晶區(qū)中較熱影響區(qū)細(xì)晶區(qū)中原始α相織構(gòu)強(qiáng)度基本相同,但開(kāi)始集中在歐拉角為(ψ=30°,φ=90°,θ=0~60°)的織構(gòu)取向中,同時(shí)出現(xiàn)新織構(gòu)(0221)<1102>。在焊縫中織構(gòu)類(lèi)型集中,其中原始母材織構(gòu)集中表現(xiàn)為(0110)<1011>。同時(shí)根據(jù)不同區(qū)域內(nèi)