上海光機(jī)所在新一代熔鹽堆用結(jié)構(gòu)材料激光焊接方面取得進(jìn)展

近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所激光智能制造技術(shù)研發(fā)中心楊上陸研究員團(tuán)隊(duì)在第四代反應(yīng)堆-熔鹽堆結(jié)構(gòu)材料Ni-28W-6Cr鎳基高溫合金激光焊接方面取得新進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)首次將高功率光纖激光焊接技術(shù)應(yīng)用于Ni-28W-6Cr合金，并利用高速攝像技術(shù)分析了該合金的激光焊接熱裂紋動(dòng)態(tài)開(kāi)裂行為特征，闡明了裂紋開(kāi)裂機(jī)制。相關(guān)研究成果以“Dynamic laser welding hot cracking behavior and mechanism of new structural material Ni-28W-6Cr alloy for molten salt reactor”為題發(fā)表于Journal of Materials Research and Technology。

Ni-28W-6Cr高溫鎳基合金是為我國(guó)新一代高溫熔鹽堆（>850℃）所設(shè)計(jì)的新型結(jié)構(gòu)材料，具有優(yōu)異的耐高溫和抗熔鹽腐蝕性能。但由于該合金較高的合金化水平，因此其具有極高的焊接熱裂紋敏感性，這對(duì)焊接接頭和結(jié)構(gòu)的服役安全構(gòu)成了極大威脅。為提高Ni-28W-6Cr合金激光焊接質(zhì)量，推動(dòng)核能工程化應(yīng)用，亟待開(kāi)展Ni-28W-6Cr高溫鎳基合金激光焊接熱裂紋開(kāi)裂行為和影響因素研究，通過(guò)闡明裂紋開(kāi)裂機(jī)制，解決合金激光焊接熱裂問(wèn)題。

課題組利用萬(wàn)瓦級(jí)激光加工單元，結(jié)合高速攝像技術(shù)，對(duì)Ni-28W-6Cr合金激光焊接熱裂紋的動(dòng)態(tài)裂紋行為進(jìn)行了分析，獲得了熱裂紋類(lèi)型、數(shù)量、尺寸、擴(kuò)展行為特征與激光功率之間的關(guān)系；明確了熱裂紋萌生和擴(kuò)展的影響因素（激光工藝參數(shù)、元素偏析、析出相和應(yīng)力等），進(jìn)而闡明了合金激光焊接熱裂紋開(kāi)裂機(jī)制。該工作的開(kāi)展為調(diào)控Ni-28W-6Cr合金激光焊接熱裂紋，實(shí)現(xiàn)合金無(wú)缺陷激光焊接成形，推動(dòng)新一代熔鹽堆建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。

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圖1.（a）Ni-28W-6Cr合金激光焊接動(dòng)態(tài)開(kāi)裂行為，（b）Ni-28W-6Cr合金激光焊接熱裂紋顯微組織。

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圖2. Ni-28W-6Cr合金激光焊接熱裂紋EBSD分析結(jié)果：（a）凝固裂紋，（b）液化裂紋。

該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的支持。