MGH956合金超聲電弧TIG焊工藝與原位合金化機(jī)理研究.pdf

1、MGH956合金是一種國(guó)產(chǎn)先進(jìn)的鐵基氧化物彌散強(qiáng)化(ODS)合金，其具有耐高溫、耐腐蝕、抗輻照腫脹以及較高的熱物理性能和力學(xué)性能，被認(rèn)為是最有發(fā)展前途的聚變堆包層材料，是現(xiàn)有的堆用結(jié)構(gòu)材料中唯一兼?zhèn)漭椪辗€(wěn)定性和良好高溫強(qiáng)度的材料。而要想獲得高質(zhì)量的包層構(gòu)件，熔化焊的質(zhì)量好壞是其關(guān)鍵的因素，因此開(kāi)展ODS合金的熔化焊研究是很有必要的。
　　 ODS合金MGH956的熔化焊過(guò)程中容易出現(xiàn)氧化物彌散強(qiáng)化相的粗化、數(shù)量減少，焊縫組織中晶

2、粒粗化，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生大量氣孔等一系列問(wèn)題，本文通過(guò)對(duì)MGH956合金填加Al-Fe2O3填充材料進(jìn)行TIG原位合金化焊接，生成新的增強(qiáng)相顆粒，補(bǔ)充焊接過(guò)程中燒損的增強(qiáng)相顆粒;通過(guò)外加激勵(lì)源方式對(duì)TIG焊電弧進(jìn)行高頻調(diào)制從而激發(fā)出超聲電弧，超聲激勵(lì)頻率為30KHz，通過(guò)改變超聲激勵(lì)電流(0A，15A，23A，30A)來(lái)研究分析不同激勵(lì)電流的超聲電弧對(duì)焊縫氣孔分布、微觀(guān)組織和接頭性能的影響。
　　 通過(guò)填加Al-Fe2O3填充材料對(duì)

3、ODS合金MGH956進(jìn)行原位合金化TIG焊時(shí)，Al-Fe2O3填充材料中的Al和ge2O3在TIG焊電弧熱的作用下發(fā)生了強(qiáng)烈的鋁熱反應(yīng)，反應(yīng)放出了大量的熱量，使得熔池溫度升高，熔池的流動(dòng)性有所增加，延長(zhǎng)了熔池處于液態(tài)的時(shí)間，更有利于氣泡的上浮，使得焊縫內(nèi)氣孔數(shù)量相應(yīng)減少;并且原位反應(yīng)生成了Al2O3、TiC以及YAlO3等新的增強(qiáng)相顆粒，改善了焊接接頭的力學(xué)性能。但是焊縫晶粒組織仍然較為粗大，制約著接頭性能的進(jìn)一步提升。
　　

4、 超聲電弧TIG焊過(guò)程中，超聲電弧的加入并沒(méi)有改變TIG焊電弧的形態(tài)。隨著激勵(lì)電流的增大，電弧水平寬度及電弧面積都相應(yīng)的逐漸增大，使得焊縫的熔寬有所增加。TIG焊過(guò)程中施加超聲電弧對(duì)焊縫氣孔的分布、尺寸大小有著一定的影響，隨著激勵(lì)電流的增加，氣孔尺寸明顯減小，而氣孔數(shù)量也較為減少。這主要是由于超聲的空化效應(yīng)以及聲流效應(yīng)作用于焊縫熔池中，含有大量氣體的空化泡聚集長(zhǎng)大后更容易上浮出焊縫表面，從而減少焊縫中的氣體含量。
　　 超聲電弧

5、能夠打斷或者細(xì)化焊縫熔合線(xiàn)附近粗大的柱狀晶的生長(zhǎng);當(dāng)超聲激勵(lì)電流達(dá)到23A時(shí)，能夠?qū)⒑缚p中粗大的晶粒擊碎，在超聲空化效應(yīng)、聲流效應(yīng)等的作用下，生成細(xì)小的等軸晶;當(dāng)激勵(lì)電流達(dá)到30A時(shí)，過(guò)大的熱輸入量使得等軸晶粒過(guò)分粗化。超聲空化效應(yīng)能夠?qū)⒕奂脑鰪?qiáng)相顆粒擊散，在超聲聲流效應(yīng)的作用下，增強(qiáng)相顆粒能夠更加彌散、均勻的分布于焊縫中，從而提高了焊接接頭的力學(xué)性能。
　　 綜合考慮在一定的超聲頻率下激勵(lì)電流對(duì)焊縫氣孔、晶粒組織、增強(qiáng)相顆粒