揭秘Zr705合金中间层的厚度

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Zr合金属于工业级锆合金,它是一种典型的双相Zr-Nb合金,主要用于高强度结构材料的应用,如压力容器,脱模塔盘和塔盘支柱。Zr合金相比于纯锆Zr具有更高的抗拉强度和屈服强度,并且Nb元素的存在能够明显地提高Zr合金在高温下的耐腐蚀性和冶金稳定性SI,在化工行业中已被用作Zr的替代品㈣。关于中间层的厚度,使用的中间层厚度在5

μ

m至pm之间,当然这只是一部分文献作为参考,中间层厚度的选取还要考虑扩散焊接材料本身的特性,如塑性、原子扩散系数、线膨胀系数及导热性,综合考虑后决定以30pm作为中间层的厚度。由于釆用Cu作为中间层的液相扩散焊,如图3.1,在Zr-Cu-元相图中,发现最低共晶温度可低至°C,因此选择温度为°C、°C°C和°C下进行焊接。

图3.3为使用30卩m厚度的中冋层,°C,°C,弋和°C下保温60min后焊接接头的轴向截面SEM/EDS图像。在和°C时,能够清楚地看到反应后的中间层,其宽度和原始Cu中间层宽度接近。另外还发现,°C时,接头界面处附近出现了一些微裂纹。从EDS线扫描结果来看,和°CT,Cu、Zr和Nb元素之间发生了相互扩散,即Cu原子向基体中发生一定的扩散,且基体中的Zr和Nb元素也向Cu中发生扩散。由Cu-Nb相图可知,Cu-Nb之间并不发生反应,也没有化合物生成,只有Zr-Cu之间发生反应形成金属间化合物。通过EDS点扫描分析结果表明,在。(:时,接头的扩散层可以分为4层。在图3.3(b)最右侧由96.29at.%的Zr、1.26at.%的Cu和2.45at.%的Nb组成,可能为a-Zr(点的断口形貌表面大量的韧窝和撕裂棱(图3.9(j)),说明断裂方式为韧性断裂。表3.4中的能谱结果显示,在韧窝内部或是撕裂棱上都是以Zr基体为主,并检测到极少量的铜。



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