研究目的
研究纤维激光焊接Nb-1%Zr-0.1%C合金的力学与冶金性能。
研究成果
采用双侧气体?;ざ跃哂蟹从钚院透叩嫉缧缘腘b-1%Zr-0.1%C合金进行了激光焊接。对母材和焊接接头的力学及冶金性能进行了评估。焊接接头显微硬度值显著提高是由于熔合区形成了脆性氧化物和碳化物相以及晶粒细化所致。与母合金相比,焊接接头抗拉强度和延展性的轻微降低归因于熔合区硬度和脆性相密度的增加。研究发现,一组优化的功率、光束直径配合高焊接速度参数,有利于提升激光焊接薄铌合金(板材)的深宽比。
研究不足
实验的技术和应用限制包括铌合金在环境大气中的反应活性,这要求焊接过程必须在受控环境中进行。潜在的优化领域包括对Nb-1%Zr-0.1%C激光焊接的优化,因为发现其机械性能存在相互矛盾的特性。
1:实验设计与方法选择:
采用上下双面惰性气体?;ざ越雍阜绞?,尝试对Nb-1%Zr-0.1%C进行激光焊接。通过开展平板堆焊(BOP)实验探索实现全熔透焊接的输入参数范围。
2:1%C进行激光焊接。通过开展平板堆焊(BOP)实验探索实现全熔透焊接的输入参数范围。 样品选择与数据来源:
2. 样品选择与数据来源:使用Nb-1%Zr-0.1%C合金薄板。这些薄板由铌、锆和碳粉末(含微量杂质)均匀混合后经等静压成型,再经烧结、锻造、冷/热轧及退火工艺制成。
3:1%C合金薄板。这些薄板由铌、锆和碳粉末(含微量杂质)均匀混合后经等静压成型,再经烧结、锻造、冷/热轧及退火工艺制成。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:波长1.064μm、最大功率2kW的Yb光纤激光器(IPG YLR-2000),配备EDAX(AMETEK)的扫描电子显微镜(SEM)(EVO 15,蔡司,德国耶拿),产生Cu Kα辐射的X射线衍射仪PANalytic Empyrean Cu LFF HR(9430 033 7310x)DK411025(荷兰),硬度测试仪(OMNITECH MVH-S-AUTO)。
4:064μm、最大功率2kW的Yb光纤激光器(IPG YLR-2000),配备EDAX(AMETEK)的扫描电子显微镜(SEM)(EVO 15,蔡司,德国耶拿),产生Cu Kα辐射的X射线衍射仪PANalytic Empyrean Cu LFF HR(9430 033 7310x)DK411025(荷兰),硬度测试仪(OMNITECH MVH-S-AUTO)。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:在实际对接焊实验前,先开展平板堆焊(BOP)实验获取实现全熔透焊接的输入参数范围。针对每组BOP焊接输入参数组合,分析焊缝几何特征(即熔深和焊缝宽度)。
5:数据分析方法:
给出了抗拉强度与输入工艺参数数据的数学关系。绘制了显微硬度(H)与抗拉强度(TS)数据的二次多项式拟合曲线。
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Scanning electron microscope
EVO 15
Zeiss
Used for the estimation of elemental distribution in the weld zone.
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X-ray diffractometer
PANalytic Empyrean Cu LFF HR (9430 033 7310x) DK411025
PANalytic
Used in identification of the phases present in the fusion zone and base metal.
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Yb-fiber laser
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IPG
Used for laser welding of Nb-1% Zr-0.1% C alloy.
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Hardness tester
OMNITECH MVH-S-AUTO
OMNITECH
Used to estimate the variation in hardness of base metal (BM), heat affected zone (HAZ) and fusion zone (FZ).
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