采用金箔钎焊连接石墨与hastelloyn合金

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1、第39卷第9期焊接学报Vol.39(9):109−1122018年9月TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTIONSeptember2018采用金箔钎焊连接石墨与HastelloyN合金刘平1，顾小龙1，贺艳明1,2，石磊1，杨建国2*(1.浙江省钎焊材料与技术重点实验室，杭州　310011；2.浙江工业大学化工机械设计研究所，杭州　310014)摘要：采用纯金箔在1333K、不同保温时间(1~90min)下钎焊连接石墨与HastelloyN合金，研究了保温时间对接头内显微组织及力学性能的影响.结果表明，钎缝组织主要由金基固溶体、镍基固溶体及在其内弥散分布的

2、Mo2C颗粒组成；近钎缝的HastelloyN合金内的晶内和晶界位置分别析出细小的Mo2C及Mo6Ni6C颗粒.当保温时间提升至60min时，抗剪强度随保温时间的延长变化不大；保温90min后，由于临近钎缝侧的HastelloyN合金内的晶内和晶界处分别析出大量细小的Mo2C和Mo6Ni6C颗粒形成了类似金属基复合材料组织，使得抗剪强度提高到34.1MPa，与石墨强度相当.钎焊后接头内形成热膨胀系数梯度过渡结构导致了接头内低的应力水平，获得了高品质接头.文中开展的研究将为熔盐堆的建设提供必要的技术支撑.关键词：石墨–哈氏合金接头；钎焊；接头组织；力学性能中图分类号：TG425文献标识码：Ado

3、i：10.12073/j.hjxb.20183902340序　　言了石墨和铜，通过活性元素Ti向石墨扩散并与之反应形成高强度结合界面，获得接头的最大抗剪强度熔盐堆是第四代核反应堆候选堆型之一，也是达到了石墨母材的70%.Zhang等人[5]采用Ni–Cr–P–Cu中国首批战略先导科技专项“未来先进核裂变能”钎料钎焊了石墨与铜，研究了不同钎焊温度对接头的重要组成部分[1].熔盐堆中，HastelloyN合金常显微组织与力学性能的影响.用来制造熔盐的回路管道、堆芯容器及换热器等结研究拟采用纯金箔作为钎料钎焊连接石墨与构部件.石墨也是熔盐堆内重要的结构材料.建造HastelloyN合金.金的熔点为1

4、337K，在一定温度熔盐堆过程中需要解决石墨与HastelloyN合金之以上(≥1223K)可与Ni元素形成无限互溶.注意间的连接问题，获得稳定可靠的石墨/HastelloyN合到HastelloyN合金内主要含Ni元素，这样接触界金接头对于熔盐堆的发展至关重要.面处可通过Au–Ni的互溶作用形成液相；金具有良基于石墨材料的特性，它与金属连接过程中存好的塑性，可有效缓解接头内的残余应力；此外，金在如下的难点：润湿性差，多数金属难以对石墨形具有优异的高温稳定性，获得的接头有望在973K成润湿；石墨的热膨胀系数(CTE)小，而一般金属下(熔盐堆工作温度)稳定可靠的工作.基于以上的分析，研究了不同保

5、温时间对石墨/Au/Hastelloy材料的热膨胀系数较大，连接后接头内一般会因热N合金接头显微组织与力学性能的影响，讨论了接错配形成高的残余应力；此外，石墨在673K左右头的形成机制.的空气中便会氧化，连接石墨一般需要在真空或惰性气体保护条件下进行[2].1试验方法基于石墨的以上特性，研究计划采用钎焊的方法连接石墨与HastelloyN合金.钎焊作为一种精研究采用的石墨为西格里8510高强石墨.Has-密连接技术，具有操作简单、成本低、接头形状和尺telloyN合金主要组成为Ni–17Mo–7Cr–4Fe(质量寸适应性广等优点，是目前最具前景的连接石墨的分数，%).所用金箔纯度为99.985

6、%，厚0.025mm.方法[3].邹贵生等人[4]采用Ag–Cu–Ti活性钎料钎焊将石墨加工成尺寸为4mm×4mm×4mm的试样；将HastelloyN合金加工成尺寸为10mm×收稿日期：2017−04−10*参与此项工作的还有沈寒旸8mm×4mm的试样，连接面为4mm×4mm.以砂110焊接学报第39卷纸打磨待连接面，随后采用1μm的金刚石抛光液钼的碳化物.图1c为钎缝右侧(近HastelloyN)的抛光.将剪成合适尺寸金箔的试样置于石墨与形貌，该区域主要由亮白色的金基固溶体和灰色的HastelloyN合金之间的连接间隙，并用502胶固镍基固溶体组成.图1d为近钎缝区的Hastelloy定.

7、将装配好的接头置于石墨模具中并放入VAF–30N内的形貌，可以发现钎焊后近缝区的合金内出现型高温真空炉进行钎焊.试验时首先以6℃/min的很多细小的析出相，即晶内的棒状颗粒D和晶界处速度将炉温升至300℃并保温10min，使502胶挥的小块状颗粒E，其中D和E的主要组成分别为：发；随后再以相同升温速度升至钎焊温度1333Mo80Cr10Ni1和Mo61Ni26Cr6Si2.远离钎缝组织K进行钎焊，