松山湖材料实验室《JMST》:高熵合金和316LN不锈钢的异种材料激光焊接...

发布网友发布时间：2024-09-26 01:35

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热心网友时间：2024-10-04 14:40

本文研究了CrMnFeCoNi合金与316LN不锈钢异种激光焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明，采用激光束焊接获得了无缺陷的异种接头。焊接接头的室温和低温极限强度均能达到母材的90 %以上。变形亚结构主要由平面位错、层错以及层错解离成纳米孪晶组成。低温下纳米孪晶的体积分数不断增加。焊接接头硬度波动较大，最低硬度位于熔合线附近的熔合区。焊接接头的断裂位于与硬度最低区域一致的熔合区。这主要归因于该区域晶粒粗大和应力集中。

大型磁体系统的动态发展要求ITER项目中的结构材料具有更高强度和韧性。316LN奥氏体不锈钢因其优异的性能，如强度、韧性和延展性，被选为结构材料，以提供线圈和超导材料所需的结构强化。然而，为DEMO反应堆开发的材料需要能承受8.4 K的极端工作条件。高熵合金（HEA）由于其卓越的机械性能，成为低温下用作结构部件的潜在候选者。在制造过程中，开发316LN和高熵合金之间的可靠焊接工艺是必要的。

高熵合金在高能量密度焊接方法下具有良好的焊接性，没有观察到力学性能的明显下降。研究人员专注于不同高熵合金的焊接，包括CrMnFeCoNi合金与双相不锈钢的焊接，以及CrMnFeCoNi合金与316不锈钢之间异种焊接接头的微观组织演变及其对力学性能的影响。

研究发现，316LN和CrMnFeCoNi合金的有效焊接提高了高熵合金作为聚变反应堆、氢能等应用的结构材料的潜力。研究结果在《Journal of Materials Science & Technology》上发表，详细探讨了焊接接头的微观组织和力学性能。研究结论包括：焊接接头的显微组织由单个FCC相组成，晶界和内部晶粒处堆积高密度位错。异种焊接接头的抗拉强度在室温和低温下均达到母材的约90%，断裂发生在硬度最低的熔合区，由于该区域的粗晶和应力集中。在低温下，孪晶主导了变形过程，焊接接头的高强度有利于其在低温工程中的应用前景。