中国低活化马氏体钢的激光焊接研究

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1、江苏大学硕士学位论文摘要聚变堆用结构材料足聚变能能否实现商业化应用的关键之一。由于低活化铁素体／马氏体钢(RAFM)具有较低的辐照肿胀和热膨胀系数、较高的热导率等优良的热物理性能和力学性能，以及相对较为成熟的技术基础，因此被普遍认为是未来聚变示范堆和聚变动力堆的首选结构材料。中国低活化马氏体钢(CLAM)是具有中国自主知识产权的、成分及性能优化的RAFM钢。CLAM钢被定为中国设计研究的ITER试验包层模块的首选结构材料。CLAM钢焊接技术的解决将为其工程应用奠定基础，激光焊接由于其具有高质量、高精度、高效率等优点而被广泛应用。本文采用

2、Nd：YAG激光器对5mm和6mm的CLAM钢板采用不同的焊接工艺参数(输出功率、焊接速度，离焦量)进行激光焊接，并对部分试样进行了回火处理。利用金相显微镜和扫描电镜观察了CLAM钢焊接接头微观组织、碳化物分布；利用硬度试验、拉伸试验和冲击试验对焊接接头的力学性能进行了研究。通过对不同焊接参数试样的质量对比优化了焊接工艺参数。分析了不同焊接工艺参数对焊缝和热影响区组织的影响，即焊接线能量越大，焊缝及热影响区的宽度越大，组织越粗大。通过组织分析可以看到，热处理前焊缝区主要为晶粒粗大的板条马氏体组织；热影响区为马氏体组织和少量残余奥氏体。焊

3、接接头回火处理后得到回火马氏体组织，并有碳化物析出，碳化物形状不规则，呈短棒状，碳化物颗粒主要分布在有着密集位错线和晶胞壁等微观缺陷的马氏体板条或奥氏体晶界上，晶内碳化物分布较少。对回火处理前后焊接接头硬度的分析表明，焊件在未经回火处理的情况下，焊缝的硬度略低于母材，热影响区内硬度呈现先江苏大学硕士学位论文升后降的趋势，这主要由于在细晶区形成了均匀而细小的组织，从而使硬度值升高。回火处理后焊接接头的整体强度降低，焊缝及热影响区的硬度值均高于母材，热影响区未出现软化现象。热处理后的焊接接头在室温下的抗拉强度平均达到了688MPa，试样在母

4、材处断裂，焊缝具有良好的强度；1／2标准冲击试样最低冲击功达到了88J，灰色的纤维区占冲击断口的绝大部分，微观形貌呈明显的韧窝状，焊缝具有良好的韧性。关键词：低活化钢；CLAM；激光焊；焊接工艺；微观组织；力学性能江苏大学硕士学位论文ABSTRACTFusionreactorstructuralmaterialisoneofthekeyswhethercommercialapplicationoffusionenergycanbeachieved．Reducedactivationferritic／martensiticsteels(R

5、AFM)arecommonlyconsideredastheprimarystructuralmaterialsfortheDEMOfusionplantandthefirstfusionpowerreactorsbecauseoftheirexcellentthermophysicalproperties，mechanicalpropertiesandtheirrelativematuretechnicalfoundation，forexample，thelowirradiationswellingandthermalexpansio

6、ncoefficient，highthermalconductivityetc．ChinaLowActivationMartensiticsteel(CLAM)istheRAFMwhichhaveindependentintellectualpropertyrightswithChineseandoptimizedchemicalcompositionandproperties．CLAMisconsideredastheprimarystructuralmaterialsfortheChinadesignedITERtestblanke

7、tmodule．ThesolutionofCLAMsteelweldingtechnologywilllaythefoundationforengineeringapplications．Thelaserweldingiswidelyusedbecauseofitshighquality，high—precision，highefficiencyetc．Inthispaper，5mmand6mmofCLAMsteelwereweldedusingdifferentweldingparameters(outputpower，welding

8、speed，defocusamount)byNd：YAGlaser，Andsomespecimensweretempered．Microstructureandcarbidedistributionofwe