钼镧合金具有低膨胀系数、良好的导热性能以及优异的常温高温强度,使其在农业、化工、冶金、电气、环保、核电以及宇航等领域内应用广泛。目前,与锆合金相比,钼合金具有更优的物化性能,使用钼合金代替锆合金作为核电燃料棒外包壳材料可以规避锆水反应,避免核泄漏,存在很强的现实指导意义。采用TIG焊的方法焊接钼、铌、锆等难熔活性金属,可避免活性金属受气体杂质污染,既降低了设备成本,对工件尺寸又没有限制,而且明弧焊焊缝成形直观可见,焊接工艺参数便于调节。本文对钼镧合金板材搭接结构及管材端塞结构的TIG焊接工艺进行了研究,对不同焊接工艺参数下的焊缝表面成形质量及焊接接头组织特征进行了对比分析,得到了最佳的焊接参数:对钼板而言,焊接电流I=210A,焊接速度V=200mm/min;对钼管而言,焊接电流I=120A,预热电流I’=50A,添加脉冲辅助,焊接速度V=2.5mm/s;背部保护气和充氩舱保护气流量v=5L/min的氩气,焊枪保护气均为8L/min的氦气与1L/min的氩气混合而成的混合气体,钨极伸出长度为5mm,距离工件2~3mm。对钼板焊接接头的组织特征进行对比分析可以发现,通过适当增大电流的方式,可以改善焊缝中的气孔及裂纹缺陷。当电流较小时,焊缝中存在较多沿熔合线分布的大气孔,最大尺寸可达到708.23μm;采用中等电流时,焊缝中大气孔数量大大减少,尺寸也大幅缩小,最大尺寸为506μm,但焊缝中裂纹倾向偏重;当电流较大时,焊缝中大气孔消失,但裂纹倾向较为严重,焊后残余应力较大,但通过焊前预热的方式可以在很大程度上消除裂纹缺陷,从而达到表面成形良好、焊缝缺陷较少的焊接接头。此时,焊缝区组织可分为沿熔合线垂直方向生长的柱状晶以及分布在焊缝中心的等轴晶,等轴晶晶粒尺寸较为均匀,其平均大小约为50μm;热影响区发生较大程度的重结晶变化,La2O3小颗粒发生聚集长大。焊缝区的平均显微硬度(165HV)要低于热影响区的(190HV),同时焊接接头的整体硬度变化较为波动。对钼管焊接接头的组织特征及力学性能进行对比分析可以发现,添加脉冲辅助、焊前进行预热处理、适当增加焊接电流可大大减少气孔缺陷以及焊缝区和热影响区的热裂纹缺陷。力学性能较差的焊接接头焊缝区及热影响区中存在大量结晶裂纹、多边化裂纹及液化裂纹,焊缝区和热影响区组织均由溶解了较多的La2O3的深色ɑ-Mo基晶粒及含La2O3颗粒较少的浅色β-Mo基晶粒组成,La2O3颗粒弥散分布在焊缝区和熔合区中。焊接接头最大抗拉强度可达到530MPa,为母材强度的80%,但表现出十分明显的脆性,在断口上发现了明显的解理断裂的特征,如滑移系和解理台阶。为提高钼管焊接接头的力学性能,对其进行焊后真空热处理,工艺参数为:升温速率范围为5~10℃/min,热处理温度为1200℃,保温时间为30min,并采用炉冷方式防止钼管氧化,冷却速率范围为2~30℃/min。焊缝中的裂纹缺陷消失,晶粒中组织分布更为均匀。热影响区组织的纤维宽化现象明显,晶粒之间存在许多细小的晶粒及部分亚晶粒,热影响区与焊缝区发生了明显的再结晶现象。钼管在整体上表现出较为明显的塑韧性,但也呈现出一定的脆性断裂特征,抗拉强度可达到607.1MPa,为母材强度的90%。