[发明专利]微合金化连接方法及微合金化连接结构

说明书

本发明公开了一种微合金化连接方法及微合金化连接结构，微合金化连接方法包括：S1、配制微合金化粉末；S2、将微合金化粉末喷涂在待焊接的第一连接件和/或第二连接件的待焊区表面，形成微合金化粉末涂层；S3、以熔焊方式将第一连接件和第二连接件进行连接，微合金化粉末涂层与第一连接件和第二连接件的基体发生原子扩散形成冶金结合。本发明中通过微合金化粉末涂层的设置，与基体发生原子扩散形成冶金结合，利用微合金化元素与晶界处偏析的有害氧、氮等杂质元素的高度亲和性来改善焊区晶界结合力，形成高焊缝强度的焊接接头，抗拉强度达到钼基体强度的90％以上，克服了传统钼合金焊接脆性及强度低的致命弱点。

技术领域

本发明涉及钼合金连接技术领域，尤其涉及一种适用于钼合金的微合金化连接方法及微合金化连接结构。

背景技术

日本福岛核事故发生以后，核电安全再次成为国际民众普遍关注的焦点，而如何进一步提高核电安全性特别是提高核反应堆抵抗超设计基准核事故的安全阈值也成为核能可持续发展的重要议题。事故容错核燃料(Accident Tolerant Fuels，ATF)这一全新核安全技术概念正是在这一背景下诞生的，并逐渐成为世界核电工业最重要的研究课题之一，其目的是对现有锆合金/二氧化铀燃料体系进行改进升级甚至全面更新替换以实现降低包壳与高温水蒸气的反应焓热和氢气生成量、提升包壳在事故超高温下的结构完整性以及增强包壳对裂变气体的束缚能力等。

ODS钼合金由于具有高熔点、优异的高温强度与塑性以及出色的抗高温蠕变等性能而成为ATF研究的重要候选包壳材料之一。但是，ODS钼合金焊接脆化特性是制约该材料作为ATF包壳应用的技术障碍。钼及其合金的大量焊接试验表明，该材料的焊缝接头强度和韧性较低，晶界结合弱，断口多呈现沿晶脆性断裂。钼及其合金的这种焊接脆性主要归因于焊接过程中氧、氮等有害杂质元素偏析于晶界造成界面结合力下降。因此克服ODS钼合金焊接脆化这一缺点的关键在于消除有害元素的影响尽可能提高晶界结合强度，如何消除氧、氮的有害影响是提高钼合金焊接性能的关键突破口之一，也是目前需要解决的关键问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种克服了传统钼合金焊接脆性及强度低的微合金化连接方法及微合金化连接结构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种微合金化连接方法，包括以下步骤：

S1、配制微合金化粉末；所述微合金化粉末包括以下质量百分比的组分：锆粉0.1-2wt％、碳粉0.01-0.5wt％以及钛粉0.1-2wt％，其余为钼粉；

S2、将所述微合金化粉末采用等离子喷涂技术喷涂在待焊接的第一连接件和/或第二连接件的待焊区表面，形成微合金化粉末涂层；

S3、以熔焊方式将所述第一连接件和第二连接件进行连接，所述微合金化粉末涂层与第一连接件和第二连接件的基体发生原子扩散形成冶金结合。

优选地，步骤S1中，所述微合金化粉末还包括以下质量百分比的组分：硼0.1-1wt％。

优选地，步骤S2中，所述微合金化粉末涂层的厚度为1-50μm。

优选地，步骤S2中，所述第一连接件和第二连接件为钼合金。

优选地，所述第一连接件为包壳管体，所述第二连接件为端塞。

本发明还提供一种微合金化连接结构，包括相配合连接的第一连接件和第二连接件、设置在所述第一连接件和第二连接件相接处的微合金化粉末涂层；所述微合金化粉末涂层与第一连接件和第二连接件的基体发生原子扩散形成冶金结合；

所述微合金化粉末涂层包括以下质量百分比的组分：锆粉0.1-2wt％、碳粉0.01-0.5wt％以及钛粉0.1-2wt％，其余为钼粉。

优选地，所述微合金化粉末涂层还包括以下质量百分比的组分：硼0.1-1wt％。