电—磁场对工业纯镍激光焊接组织性能的影响

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由于纯镍材料热导率低、形核率低等因素的影响,激光焊接工业纯镍会造成焊缝内部晶粒粗大的现象,严重影响了焊接接头的耐腐蚀性能及力学性能。电磁搅拌技术具有搅拌熔池、细化晶粒、改善性能的作用。为探求不同电-磁场参数对纯镍焊缝的组织和耐腐蚀性能的影响规律,论文系统深入地研究了不同电-磁场参数(磁场强度、磁场频频及电场强度)下纯镍Ni201激光焊接接头的显微组织与电化学腐蚀行为,为电-磁场辅助激光焊接技术的工业应用提供参考数据与技术保障。论文以核电领域常用的工业纯镍Ni201材料为研究对象,以高功率CO2激光焊接设备与自制的横向旋转永磁体电磁搅拌装置为研究手段,采用金相显微镜、扫描电镜、显微硬度仪及电化学工作站等设备开展焊缝组织、晶粒尺寸、显微硬度及接头耐腐蚀性能的研究。研究结果表明:电-磁场辅助激光焊接可有效减小焊接接头晶粒尺寸,提高焊缝耐腐蚀性能。在磁场强度为3070mT范围内,磁场强度越大,晶粒细化效果越好,焊缝耐腐蚀性能越好。在磁场频率为200600r/min范围内,磁场频率越大,晶粒细化效果越好,焊缝耐腐蚀性能越好。磁场强度为70mT,磁场频率为600r/min时,晶粒平均尺寸为9.1μm,自腐蚀电流为5.78μA,与单独激光焊接相比分别降低了11.1%与24.6%。在磁场辅助基础上对熔池外加电场,可进一步细化晶粒。在产生电场的电路电压为2060V范围内,电路电压越大,晶粒细化效果越好,焊缝耐腐蚀性能越好。磁场强度为70mT,磁场频率为600r/min,电路电压为60V时,晶粒平均尺寸为8.4μm,自腐蚀电流为5.23μA,与单独激光焊接相比分别降低了17.6%与28.0%。
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