[发明专利]通过氮气合金化的方式提高钼及钼合金激光焊接头的方法

说明书

本发明公开了一种通过氮气合金化的方式提高钼及钼合金激光焊接头的方法，包括以下步骤：1)对工件的待焊区域进行预处理，工件的材质为钼或者钼合金；配置氮气与氩气的混合气体；2)将工件放置到混合气体的气氛下进行激光焊接，再在混合气体的气氛下冷却至室温，得焊接接头，该方法钼及钼合金激光焊接头的抗拉强度。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，涉及一种通过氮气合金化的方式提高钼及钼合金激光焊接头的方法。

背景技术

钼和钼合金的熔点高(2610℃)、高温强度高、高温硬度和刚度都很大，导热性好、耐高温腐蚀和中子吸收截面小等优点使其被广泛应用在航空、航天和核工业等领域。轧制态钼和钼合金的抗拉强度一般在600-700MPa之间，但其熔化焊焊缝的抗拉强度最高只能达到轧制态的20％，焊缝中容易出现裂纹。钼熔化焊焊缝强度低主要是由于钼晶界脆化导致。引起晶界脆化的原因首先是钼的本征脆性，这与钼原子最外层电子排布有关，其次是杂质元素在晶界偏析引起的非本征脆性，常见的杂质元素主要是氧元素。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种通过氮气合金化的方式提高钼及钼合金激光焊接头的方法，该方法钼及钼合金激光焊接头的抗拉强度。

为达到上述目的，本发明所述的通过氮气合金化的方式提高钼及钼合金激光焊接头的方法包括以下步骤：

1)对工件的待焊区域进行预处理，工件的材质为钼或者钼合金；配置氮气与氩气的混合气体；

2)将工件放置到混合气体的气氛下进行激光焊接，再在混合气体的气氛下冷却至室温，得焊接接头。

步骤1)的具体操作过程为：

采用1000#SiC砂纸打磨待焊区域的表面，然后浸泡在丙酮中进行超声清洗，再吹干。

超声清洗的次数大于等于3，且每次超声清洗的时间大于等于3min。

对工件的待焊区域进行预处理后，随后在30min内进行焊接。

工件的材质为钼、钛锆钼合金、钼铼合金、合金元素不超过2wt.％的钼合金或第二相掺杂相含量不超过2wt.％的钼合金。

混合之前，氮气及氩气的纯度均大于等于99.99％，混合气体中氮气的体积百分含量为5％-10％。

步骤2)的具体操作为：将工件放置在充满混合气体的保护工装中进行激光焊接，然后再在混合气体的气氛下冷却至室温，得焊接接头。

步骤2)中，焊接之前，向保护工装中通入混合气体，焊接过程中保护工装中按照设定流量通入混合气体。

焊接之前，向保护工装中通入混合气体的时间大于等于1min，冷却过程中，向保护工装中通入混合气体的时间大于等于1min。

焊缝形式为对接焊缝、搭接焊缝、T型焊缝或角焊缝，渗氮母材中的氮元素含量为0.5wt.％-2wt.％。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的通过氮气合金化的方式提高钼及钼合金激光焊接头的方法在具体操作时，在氮气与氩气的混合气体的气氛下对钼及钼合金进行激光焊接，以实现向焊缝中添加氮元素的目标，进入到焊缝中的氮元素以Mo₂N的形式存在于钼及钼合金的晶内及晶界处，在钼及钼合金晶内、晶界处析出的氮化钼能够阻碍形变过程中的裂纹扩展，提高强度，最终提高钼及钼合金激光焊焊缝的抗拉强度。经试验，本发明制备得到的接头的室温拉伸强度为现有技术的2-3倍，其中，本发明获得焊接接头的强度高达350MPa，接头断裂位置位于热影响区，实际焊缝强度可能更高。

附图说明

图1为待焊钼合金试板的尺寸和焊接位置示意图；

图2为焊后接头拉伸试样的尺寸图；