35mm低活化铁素体/马氏体钢厚板激光焊接接头组织及力学性能研究

发布时间：2021-05-21 11:53

　　低活化铁素体/马氏体钢（RAFM）是国际热核聚变试验堆（ITER）和我国聚变工程实验堆（CFETR）包层模块的首选结构材料,针对CFETR开发了具有自主知识产权、成分及性能优化的特种RAFM钢,命名为CLF-1。本文采用光纤激光器对35mm CLF-1钢进行窄间隙激光填丝焊接,获得了成形良好,无气孔、裂纹及未熔合等明显缺陷的激光焊接接头,系统研究了激光焊接接头自熔焊打底层及填丝层显微组织及力学性能,对比了焊后热处理前后焊接接头显微组织、碳化物析出相的变化规律,及其对力学性能的影响机制。研究CLF-1钢激光焊接特性,探索出15kW激光功率条件下可靠焊接的CLF-1钢的最大板厚,确定窄间隙填丝焊接坡口钝边厚度,分析激光焊接接头各区域显微组织和力学性能;优化设计坡口形状和尺寸,确定激光填丝焊接最优化的窄间隙坡口形式;最终对35mm CLF-1钢进行激光填丝多层焊工艺研究,通过改变激光光束离焦量,对激光束在待焊工件上的能量分布加以控制,获得最佳焊缝成形。实验表明,+20mm离焦量最为合适,能最有效的改善CLF-1-钢激光填丝焊的气孔与未熔合缺陷,层间过渡平缓,同时也具有较宽的工艺适应性,为该钢... 

【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 RAFM低活化铁素体/马氏体钢研究现状
    1.3 RAFM低活化铁素体/马氏体钢焊接性研究现状
        1.3.1 钨极氩弧焊(TIG)
        1.3.2 热等静压扩散焊(HIP)
        1.3.3 电子束焊(EB)
        1.3.4 激光焊(LBW)
    1.4 本文主要研究内容
第2章 实验材料、方法和装置
    2.1 试验条件
        2.1.1 试验材料
        2.1.2 试验设备
        2.1.3 试验方法
    2.2 显微组织分析及力学性能测试
        2.2.1 金相组织观察
        2.2.2 力学性能测试
第3章 CLF-1钢激光自熔焊接特性的研究
    3.1 引言
    3.2 CLF-1钢激光自熔焊接工艺优化
        3.2.1 CLF-1钢厚板钝边厚度的优化
        3.2.2 13mmCLF-1钢激光焊接工艺
    3.3 CLF-1钢激光自熔焊接接头组织特征
        3.3.1 CLF-1钢激光自熔焊焊缝区元素成分分析
        3.3.2 CLF-1钢激光自熔焊接接头金相显微组织形貌
        3.3.3 焊后热处理对CLF-1钢焊接接头显微组织及析出相的影响
    3.4 CLF-1钢激光自熔焊接接头力学性能研究
        3.4.1 焊接接头显微硬度测试
        3.4.2 拉伸性能
        3.4.3 冲击韧性
    3.5 本章小结
第4章 35mm厚CLF-1钢窄间隙激光填丝焊
    4.1 引言
    4.2 厚板CLF-1钢打底焊
        4.2.1 窄间隙坡口的设计优化
        4.2.2 窄间隙坡口打底焊工艺
    4.3 CLF-1钢厚板激光填丝焊接工艺优化
        4.3.1 填充层焊接工艺优化
        4.3.2 窄间隙激光填丝焊接最优工艺参数
    4.4 35mm窄间隙激光填丝焊接接头组织分析
        4.4.1 激光填丝层焊缝区元素成分分析
        4.4.2 焊接接头金相分析
        4.4.3 焊缝金属TEM分析
    4.5 35mm窄间隙激光填丝焊接接头填丝层力学性能分析
    4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术论文与专利申请
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]CLF-1低活化铁素体/马氏体钢真空电子束焊接研究[J]. 陈路,王泽明,陶海燕,陈高詹,朱天军.  焊接技术. 2014(05)
[2]国际热核试验堆第一壁材料的研究进展[J]. 丁孝禹,李浩,罗来马,黄丽枚,罗广南,昝祥,朱晓勇,吴玉程.  机械工程材料. 2013(11)
[3]低活化铁素体/马氏体钢焊接性研究现状[J]. 范晓萌,匡帅.  现代焊接. 2013(06)
[4]聚变堆用CLAM钢电子束焊接接头显微组织转变与力学性能[J]. 姜志忠,黄继华,陈树海,巨新.  焊接学报. 2011(03)
[5]热处理对CLAM钢TIG焊接接头显微组织影响[J]. 雷玉成,邵奇栋,朱强,尹莎,巨新.  江苏大学学报(自然科学版). 2010(05)
[6]低活化马氏体钢激光焊接接头的组织与性能[J]. 吴小虎,赵飞,谢文佳,吕昌伟,梁任锦.  中国激光. 2010(02)
[7]低活化铁素体/马氏体钢的研究进展[J]. 黎兴刚,燕青芝,葛昌纯.  钢铁研究学报. 2009(06)
[8]CLAM钢的钨极氩弧焊及焊接后的结构与性能[J]. 乔建生,赵飞,黄依娜,万发荣.  核科学与工程. 2008(04)
[9]聚变堆用结构材料的研究现状与进展[J]. 于兴哲,宋月清,崔舜,李明,李增德.  材料导报. 2008(02)
[10]中国低活化马氏体钢CLAM热等静压扩散焊接初步研究[J]. 李春京,黄群英,吴宜灿,FDS团队.  核科学与工程. 2007(01)

博士论文
[1]CLAM钢TIG焊接接头性能及其在液态锂铅中腐蚀行为研究[D]. 朱强.江苏大学 2011

硕士论文
[1]核反应堆用铁素体/马氏体耐热钢成分设计及性能研究[D]. 祖木热提.艾力尼牙孜.上海交通大学 2013
[2]CLF-1低活化马氏体钢的真空扩散焊研究[D]. 张志云.山东大学 2012
[3]中国低活化马氏体钢的激光焊接研究[D]. 韩明娟.江苏大学 2009
[4]中国低活化马氏体钢TIG焊微观组织与力学性能的研究[D]. 邵奇栋.江苏大学 2009
[5]CLAM钢TIG焊组织与性能的研究[D]. 顾康家.江苏大学 2009



本文编号：3199660