本技术提出基于齿形自锁结构电子束焊接高熵合金与低温钢的方法,属于真空焊接技术领域,解决高熵合金与低温钢焊接过程中容易产生焊接裂纹,现有的通过调控焊接参数的方法仅适用于特定金属种类和工艺复杂实用性差的问题,包括:步骤1:确定高熵合金和低温钢金属板的待焊界面;步骤2:工件装配;步骤3:真空焊接;步骤4:完成焊接并保温,取出完成焊接的工件;本发明通过简单易行的齿形自锁接头,可以直接与现有的焊接工艺结合,通过机械方式增加连接强度和稳定性,与传统的添加冶金调控中间层相比,自锁结构保证焊缝开裂后接头仍然有一定连接强度,不会立即失效,预留了处理时间,具有预警作用。
背景技术
在工业领域中,焊接是一种常见的金属连接方法。随着技术和工业的不断发展,不同种类金属的组合在产品设计和制造中变得越来越常见。由此产生的异种金属焊接接头促进了多种材料的应用和组合,扩展了设计和制造的自由度。异种金属焊接的发展对于提升产品质量、降低成本、改善工业生产效率至关重要。同时,异种金属焊接也为实现可持续发展目标提供了可能,例如在轻量化、能源节约和资源利用方面的应用潜力,因此有关异种金属焊接的前景非常广阔。
高熵合金综合性能优异,形变时引起的纳米孪晶以及加工硬化使得该合金在室温与低温下都具有卓越的力学性能,具有高耐氢脆性和断裂韧性,在耐低温部件上具有优良的应用前景。但是由于高熵合金制备过程复杂,价格高昂,限制了其应用。而低温钢同样具有良好的抗低温冲击性能,被广泛应用于低温压力容器、低温管道、液氨燃料舱等耐低温部件中,同时其价格较为低廉,将高熵合金与低温钢进行连接,具有显著的成本效益,有利于高熵合金的推广应用。
然而,高熵合金与低温钢的热物理性能存在差异,例如线膨胀系数和比热容不匹配。采用电子束焊接方法对二者进行焊接时,焊缝两侧材料膨胀程度不同,在焊缝区域易产生应力集中,引发焊接裂纹缺陷,降低焊接接头的性能和服役可靠性。此外,电子束焊接冷却速度极快,而高熵合金与异种材料焊接时对焊接冷却速度极为敏感。因此,焊接时需要缓冷,延长焊缝高温停留时间,抑制焊接应力,降低焊接裂纹的产生倾向,一般可通过降低焊接速度实现。现有的通过调控焊接参数的方法,例如进行偏束焊接提升异种金属焊接接头性能仅适用于特定金属种类。另外,通过添加金属层调控焊缝冶金相容性的方法,需要消耗大量材料和时间进行工艺摸索,同时工艺复杂实用性差。本发明采用将接头形状设计为齿形自锁结构的方法,解决接头开裂问题。
实现思路