[发明专利]一种添加钽元素的激光焊接方法

说明书

一种添加钽元素的激光焊接方法，（一）、分类处理：根据添加的钽元素进行分类，钽元素的添加为以钽粉的形式或钽元素薄片的形式，根据钽元素薄片的不同厚度，分成0.01‑0.05mm厚与0.06‑0.1mm厚两类；（二）、针对钽粉或钽元素薄片进行相应的操作：（三）、焊接工艺：激光功率6‑10kW、焊接速度1.5‑3.5m/min、离焦量为0‑（‑3）mm、正面保护气流量15‑25L/min、背面保护气流量25‑30L/min。焊接过程稳定，在保护气作用下的焊缝正背表面光亮、平整、光滑，鱼鳞纹清晰可见，无焊接缺陷，最终获得钽元素合理分配的，均匀分布的、高质量、高效率的焊接接头，提高了材料的抗辐照性能、降低了韧脆转变温度、改善了室温拉伸性能以及高温蠕变寿命。

技术领域：

本发明专利涉及航空航天、核电等行业领域中添加钽元素激光焊接应用，尤其以薄片方式添加钽元素的激光焊接，属于材料加工技术领域。

背景技术：

在航空航天、核电等行业领域中，普通合金钢往往不能满足对性能有特殊要求的位置，在原有钢种上通过外界方式添加特殊合金元素成为一种可行方式。钽相比其他材料更能经受高温和矿物酸的腐蚀，可作为飞机、导弹、火箭、核反应堆的耐热高强度材料。钽元素与碳、氮的亲和能力大，能与碳和氮生成碳化物、氮化物或碳氮化物，这些析出相非常的细小，为纳米级别，均匀弥散分布于晶粒内，是钢中的主要强化相，由于细晶强化和弥散强化作用，在提高钢的抗辐照性能同时降低其韧脆转变温度，改善室温拉伸性能，显著提高耐热钢的蠕变寿命。但由于激光焊接过程中焊接接头较窄，过多的钽元素的加入使焊接接头的合金元素含量急剧增加，导致焊后焊接接头性能大幅下降，所以钽元素的添加量和方式必须得到有效控制，查阅国内外现有激光焊接方法的相关文献，未发现以本申请方式添加钽元素的激光焊接方法。

发明内容

发明目的：

本发明提供了一种添加钽元素的激光焊接方法，其目的是解决以往所存在的问题。

技术方案：

一种添加钽元素的激光焊接方法，其特征在于：该方法按如下工艺步骤依次展开：

(一)、分类处理：根据添加的钽元素进行分类，钽元素的添加为以钽粉的形式或钽元素薄片的形式，根据钽元素薄片的不同厚度，分成0.01-0.05mm厚与0.06-0.1mm厚两类；

(二)、针对钽粉或钽元素薄片进行相应的操作：

2.1、钽元素薄片：

2.1.1、试板(A)上钽元素薄片位置的加工：对于0.06-0.1mm厚度薄片，在两侧试板(A)对接面加工出所需厚度与宽度的供钽薄片(C)添加的空间(2)，对于0.01-0.05mm厚度薄片，焊接时直接采用工装夹紧即可；

2.1.2、薄片放置：对于0.06-0.1mm厚度薄片，将薄片放置在加工后的薄片添加空间(2)内，对接后夹紧，对于0.01-0.05mm厚度薄片，将薄片放置在对接面需添位置夹紧即可；

2.2、钽粉：

2.2.1、试板接头形式为矩形坡口对接，板厚(H)：矩形坡口深度(K)＝2.5～3.5:1；矩形坡口宽度(J)：板厚(H)＝6～8：100；

本实施例中选择针对板厚(H)10mmCLF-1(核电用钢)钢板，坡口钝边高度(I)为6.5mm，矩形坡口宽度(J)为0.7mm、深度(K)3.5mm(板厚(H)：矩形坡口深度(K)≈3:1)，焊缝背部采用激光点焊固定；

2.2.2、选用粒度为Φ50μm的球状钽粉(买的成品，厂家是西安欧，是纯钽)用酒精稀释后(稀释到不掉粉的状态，酒精是用买来的成品工业酒精)填充于矩形坡口内部，将整体放入加热炉中加热，钽粉中的酒精蒸发后，固化于矩形坡口内；