本技术介绍了一种在恒流电场作用下实现锆及其合金低温扩散连接的新方法,属于材料连接技术领域。该技术旨在解决传统锆合金直接扩散连接过程中,在低温条件下接头强度不足的问题,通过恒流电场的应用,提高连接质量,增强接头强度。
背景技术
锆及其合金热中子吸收截面低、耐腐蚀性能好,力学性能适中,且易于冷加工,因此被广泛用于制造水冷反应堆的燃料包壳、压力管、容器管及孔道键管等关键部件,被称为“原子时代的第一金属”。多年来国内外学者开展了大量的锆及其合金的熔焊技术研究,具体包括真空电子束焊、钨极气体保护焊及激光焊等,但采用熔焊方法时焊接温度往往超过锆合金的熔点,高温会使母材热影响区晶粒粗化、第二相脆性化合物析出,从而降低母材力学性能,同时也会导致焊后变形超差等问题。
扩散连接技术作为一种精密连接方法,相对于熔焊方法来说温度更低,焊后变形更好控制。然而,当连接温度较低时锆及其合金接头焊合率低、接头强度低,若想获得高强度接头则需进一步提高连接温度。但过高的连接温度会导致锆及其合金母材晶粒粗化和第二相脆性化合物析出,影响母材性能,同时也会导致结构件焊后变形超差,难以满足产品精度要求。
因此,目前需要寻找一种锆及其合金高强度、低变形的扩散连接的方法,降低扩散连接温度是一种有效途径。目前锆及其合金低温扩散连接的方法主要包括中间层合金化、表面纳米化和置氢处理。中间层合金化虽然可以降低连接温度,但异种界面元素与Zr之间容易形成腐蚀原电池,使接头耐蚀性无法满足实用需求。通过机械研磨或冲击的方法对锆及其合金表面进行纳米化处理可以降低连接温度,但机械研磨或冲击后锆及其合金表面变形难以控制,无法满足精密连接。对锆及其合金置氢处理也可以有效降低连接温度,但若脱氢不彻底存在氢脆风险,实际应用存在风险。
实现思路