毕业论文移动版

铌在航空航天，超导材料等领域有着重要的应用，不锈钢在众多领域有着广泛的应用，而且不锈钢与铌的复合焊接结构在航空航天领域具有广阔的应用与发展前景。因此，国内外的学者对不锈钢与铌的焊接做了大量的实验与研究。87009

1 熔化焊

熔化焊是指母材不受外力的情况下，只通过焊接热源的加热使母材连接处焊接处产生熔化的焊接方法。因为铌的熔点比较高，高温难熔且具有较高的导热性，因此采用熔化焊连接不锈钢与铌时应当使用能量密度比较高的焊接热源[13]。

美国航天局的M。Kuchnir和Roger E。Hille对铌管与不锈钢进行了钨极氩弧焊，氩气被使用为保护气体。如图1-5即为该实验的图示。得到的结果是加热到672K时铌管的超导性降低且出现了氧化膜，为了解决此问题，应当杜绝与氧气的接触，避免氧化现象的产生。而且在裂纹试验中发现焊缝中存在少量的横向裂纹[14]。论文网

图1-5 不锈钢与铌管钨极氩弧焊试件[14]

西北有色金属研究院的毛辉等在不同的焊接参数情况下对铌管与不锈钢换热管进行了脉冲钨极氩弧焊试验，使用氦气和氩气的混合气体作为保护气体，其中氩气的体积占百分之七十，氦气的体积占百分之三十。得到了银白色，焊缝成形良好的焊接接头，接头无氧化现象。裂纹试验中没有在焊缝中发现裂纹和气孔[15]。

从以上两组熔化焊实验可得熔化焊可以实现不锈钢与铌的连接，但是焊接铌与不锈钢时需要注意保护气体的使用，防止出现氧化现象，而且还要防止裂纹的产生。

2 钎焊

钎焊是用液态钎料润湿母材,并与母材相互扩散的焊接方法[16]。304不锈钢与铌的焊接性存在很大的差异，而钎料的加入避免或减少不锈钢中铁，铬，镍元素与铌反应产生的脆性金属件化合物，从而改善焊接接头的性能。

中国原子能科学研究院的齐立君等人在改变焊接参数的情况下对Nb-1Zr与1Cr18Ni9Ti在炉中进行高温真空钎焊工艺试验，其中BNi-5作为钎料。得到的接头焊缝成形良好，接头密封性良好。如图1-6为钎焊后焊缝中的扫描电镜照片，如图所示，焊缝中容易产生Ni5Si2、Ni6Cr6Si7等金属化合物且出现了扩散层，这样会降低焊接接头的塑性和韧性。焊接接头的抗拉强度为226。992MPa，断裂出现在靠近铌侧的焊缝[17]。

图1-6  钎焊试样的扫描电镜照片[17]

北京航空材料研究院的叶雷等人采用Cu-Ti和Cu-Co-Ti作为钎料对 N铌 与 0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢进行了真空钎焊。由于生成了脆性金属间化合物，两者的抗拉强度都很低。而Cu-Co-Ti由于Co的弥散作用细化了脆性金属见化合物，使其抗拉强度有所提高，高于Cu-Ti的抗拉强度[18]。

从以上两组钎焊实验可知使用钎焊的方法可以实现不锈钢与铌的连接，但是钎焊后得到的焊接接头的抗拉强度不高，而且钎料中的某些金属会与母材元素形成脆性金属件化合物，进一步影响焊接接头的力学性能。

3 爆炸焊

爆炸焊与其他的焊接技术存在着显著的差异，它不是采用传统的焊接热源，而是使用炸药作为能源，通过炸药爆炸产生的冲击力使焊件发生剧烈碰撞、塑性变形、熔化及原子间相互扩散，从而实现连接的一种压焊方法，这是固相连接的一种方法[19,20]。异种材料由于焊接性的差异导致连接的困难性，而爆炸焊却不像熔焊方法一样，可以连接物理性能和结晶化学性能存在差异的异种材料。304不锈钢与铌就属于物理，化学性能差异大的异种材料连接，可以使用爆炸焊的焊接方法。

西北有色金属研究院的吴金平等人使用低爆速硝铵混合炸药作为能源，1。5mm厚退火态纯铌板复材和10mm厚的退火态304L奥氏体不锈钢作为母材，进行爆炸复合。如图1-7即为铌板与304L奥氏体不锈钢界面的扫描电镜照片。如图所示连接的界面具有周期性，形状有点类似于正弦波形，但是波形存在着空隙，这是由于两板材相互撞击而产生的熔化部位，在界面上还有细小的颗粒物存在。由于爆炸焊产生的巨大冲击力，两板材均发生了塑性变形，在界面上存在冲击力破坏的铌颗粒，304不锈钢颗粒以及熔化形成的304不锈钢与铌的机械混合物[21]。 (责任编辑：qin)