[发明专利]一种基于热循环调控的钼及钼合金激光焊接方法

说明书

本发明公开了一种基于热循环调控的钼及钼合金激光焊接方法，包括以下步骤：1)对待焊钼及钼合金工件进行预处理；2)将待焊钼及钼合金工件通过夹具加紧，再将待焊钼及钼合金工件放置到惰性气体的气氛中，然后再调整激光焊接头，使激光焊接头发出激光光束的轴线与竖直方向的夹角为0°～10°；3)通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件的待焊接区域进行逐级预热，再通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件进行焊接，然后再通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件的待焊接区域进行逐级保温，得焊接后的工件，该焊接方法能够有效降低焊接钼及钼合金时产生的热应力。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种基于热循环调控的钼及钼合金激光焊接方法。

背景技术

钼及钼合金是具有高温性能好、导热及导电性能好、抗热震性能好、抗磨损抗腐蚀性能强等优点，并有良好应用前景的难熔金属材料，是国民发展的重要原料和战略物资。纯钼广泛用于高温炉的发热体、隔热屏、高温结构件和玻璃及玻璃纤维行业电极；钼铜合金可用于安装和封接集成电路、高功率半导体器件，如超高频金属陶瓷管，大功率晶体管，大功率微波器件中的基片、嵌块、连接件及散热原件等；钼钛锆合金广泛应用于航空航天等领域，如用作火箭喷嘴、喷管喉衬、配气阀体、燃气管道、电子管栅极材料，还可用于X射线旋转阳极零件，压铸模具，高温炉中的发热体、隔热屏等；钼铼合金可作为结构包套材料用于空间核反应堆的热离子交换器。

对于钼及钼合金结构件在工程运用中来说，需要开发稳定可行的焊接技术。国内外研究结果表明，热裂纹倾向大是钼及钼合金焊接面临的一大问题，其主要原因在于：钼的本质脆性，和高温熔焊条件下的粗大晶粒。一方面，钼具有低温脆性，在室温下呈脆性材料。钼及钼合金焊缝经历了从高温到室温的焊接冷却过程后，由韧性状态转变为脆性状态，易在焊缝收缩应力和热应力作用下开裂。另一方面，钼及钼合金在熔钎焊高温条件下，由于再结晶过程以及无固态相变，致使焊缝晶粒粗大。粗大晶粒使得钼及钼合金在热应力作用下的裂纹倾向进一步增大，力学性能不理想。因此，减少或消除焊接过程中的热应力，是解决钼及钼合金焊接裂纹问题的一个关键。

激光焊接作为一种精密高效的高能束焊接方法，对于钼及钼合金焊接具有优势，主要包括：热损伤小，不容易破坏母材的组织结构和影响其力学性能；能量密度高，热影响区窄，可实现大焊缝深宽比焊接；热输入小，相较于氩弧焊等传统焊接方法，可细化钼及钼合金焊缝晶粒尺寸。但由于激光焊冷却速度快特点，焊接钼及钼合金时易产生较大热应力。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于热循环调控的钼及钼合金激光焊接方法，该焊接方法能够有效降低焊接钼及钼合金时产生的热应力。

为达到上述目的，本发明所述的基于热循环调控的钼及钼合金激光焊接方法包括以下步骤：

1）对待焊钼及钼合金工件进行预处理；

2）将待焊钼及钼合金工件通过夹具加紧，再将待焊钼及钼合金工件放置到惰性气体的气氛中，然后再调整激光焊接头，使激光焊接头发出激光光束的轴线与竖直方向的夹角为0°~10 °；

3）通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件的待焊接区域进行逐级预热，再通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件进行焊接，然后再通过激光焊接头发出的激光光束对待焊钼及钼合金工件的待焊接区域进行逐级保温，得焊接后的工件；

4）关闭激光器，并维持惰性气氛直至焊接后的工件冷却到室温为止，完成基于热循环调控的钼及钼合金激光焊接。

钼合金为钼钨合金、合金元素含量不超过2wt%的钼合金或第二相掺杂物含量不超过2wt%的钼合金。

待焊钼及钼合金工件为厚度为1mm-4mm的板材或壁厚为0.5mm-3mm的管材。

惰性气体为纯度为99.999%的氩气，惰性气体的流量为25L/min- 40 L/min。