亚共析铀铌合金激光焊接微观结构及电化学行为.pdf

第44 卷 第2 期 稀有金属材料与工程 Vol.44, No.2 2015 年 2 月 RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING February 2015 亚共析铀铌合金激光焊接微观结构及电化学行为 李玉斌，王向东，王 巍，蒲 朕，张彤艳，王勤国 ( 中国工程物理研究院，四川 绵阳 621907) 摘 要：采用光学显微镜、扫描电镜、X 射线衍射仪和电化学综合测试仪对亚共析珠光体铀铌合金激光焊接接头的微 观结构和电化学行为开展了研究，结果显示：亚共析珠光体铀铌合金焊缝晶粒尺寸约50 μm ，焊缝相结构为单相正交结 - 构α`马氏体；在50 μg/g Cl 的NaCl 溶液中，焊缝金属腐蚀电位比基材低约400 mV ，构成了电偶腐蚀对，在电偶腐蚀 和自腐蚀共同作用下，焊接接头的腐蚀电流比焊缝金属和基材分别高约3 至 10 倍，接头整体抗腐蚀性能低于基材，腐 蚀形式表现为均匀腐蚀。 关键词：亚共析铀铌合金；激光焊接；微观结构；电化学腐蚀；电偶腐蚀 中图法分类号：TG146.4+ 16 文献标识码：A 文章编号：1002- 185X(2015)02-0391-06 铀因其军事和能源用途以及独特的物理化学性质 接接头电化学腐蚀行为与基材的差异。该研究对评价 而备受关注，但铀的室温相为抗腐蚀性能较差、强度 亚共析铀铌合金焊接接头的可靠性以及指导焊接接头 较低、具有各向异性的 α-U[1] ，因此人们希望借助合 防护技术的选择都有重要的意义。 金化的方法来改善铀的性能。众多研究显示 U-Nb 合 1 实 验 金是唯一室温时不形成金属间化合物，高温能形成无 [2] 限固溶的二元合金体系 ，并且亚共析铀铌合金通过 实验材料为一种亚共析珠光体结构铀铌合金。焊 热处理调节可以获得较佳强度-塑性配合的 α-U ＋γ-U 接接头形式为板状对接。为比较焊接接头组织差异对 [3-5] 珠光体组织 ，由此，亚共析铀铌合金在核部件制备 接头抗腐蚀性能的影响，设计了3 种电化学分析试样， 中具有广阔的应用前景。作为一种工程材料，亚共析 分别为焊缝金属试样、焊接接头试样和基材试样(见图 铀铌合金经历焊接加工不可回避，然而焊接热循环（如 1)，其中焊缝金属试样仅暴露焊缝金属，接头其余部 激光焊接）与珠光体铀铌合金制备热处理工艺差异很 分用环氧树脂覆盖，目的是获得焊缝金属在腐蚀液中 大，这有可能导致焊接接头出现焊缝和基体由不同组 的电化学行为。 织构成的现象，包括抗腐蚀性能在内的众多焊接接头 焊接工艺试验采用三因素、三水平正交实验方法， 性能趋于复杂化。 激光器输出功率分别为 1200，1500，1800 W ，焊前预 近 10 年来，不少学者围绕焊接接头的腐蚀问题开 热温度分别为室温、100 ℃，150 ℃，焊接线速度分别 展了大量的研究，研究对象主要集中在易发生腐蚀的 为600 ，800，1000 mm/min 。 合金钢、铝合金、镁合金焊接接头，他们的研究结果 采用金相显微镜(OM ，型号：GX71 、OLS-4000) 反映出上述几类材料的焊接接头各区域间不仅在腐蚀 速率上存在差异，而且腐蚀机理也发生了变化，接头