退火温度对50 mm厚316L电子束焊接头微观组织与力学性能的影响

中国聚变工程实验堆(China Fusion Engineering Test Reactor,CFETR)真空室窗口领圈的组焊采用电子束焊,由于板厚较大,焊后残余应力较大,且焊缝从顶部到底部存在组织不均匀性,需要采用焊后退火处理进一步优化组织性能. 为了探索合适的退火工艺,采用单温区管式炉对50 mm 316L不锈钢电子束焊试样在200 ~ 450 ℃的范围内进行了退火试验,并采用电子背散射衍射(electron backscattered diffraction,EBSD)手段分析了不同退火工艺下接头热影响区及焊缝的晶粒组织. 对不同退火工艺下接头的顶部、中部与底部区域进行了拉伸试验和显微硬度测试. 结果表明,随热处理温度的提高,焊缝及热影响区的位错密度出现下降,由此引起的第3类内应力得到释放;300 ℃热处理后接头不同区域的抗拉强度和断后伸长率都较为优异,且拉伸试样的断口中均未发现大量析出相颗粒; 接头各区域显微硬度在不同退火温度下的变化趋势与抗拉强度的变化趋势近似一致.     

真空钎焊在超导装置TU1-SUS304L接头中的应用

介绍了TU1-SUS304L奥氏体不锈钢真空钎焊接头的试验情况。特别阐明了接头在超导装置中应用的可靠性。     

HT-7装置纵场线圈超导线接头的钎焊工艺

纵场铜基NbTi超导母排的钎焊 ,是HT -7装置研制的一项较重要的技术工艺。要求钎焊的接头在 4.2K运行时 ,单个电流接头的接触电阻小于 1× 10 -8Ω。介绍了为达到上述技术要求而在接头结构、钎料配置和施焊工艺过程中所采取的各种措施 ,以及防止NbTi超导线过热的一些有效方法。     

核聚变堆领域钨及其合金与异种材料连接技术

钨及其合金因具有熔点高、沸点高、真空蒸气压低、低的热膨胀系数、无毒、导热性能好以及低溅射率等特性成为未来聚变堆面向等离子体材料第一候选材料。为减少核聚变堆运行过程高能束流及辐射热对钨表面损伤,需要将钨与和热沉材料连接成一体,对钨进行主动冷却。钨及其合金与钢、铜及铜合金之间物理性能差异巨大,实现钨及其合金和异种材料的可靠连接是建造核聚变堆的关键技术。本研究从核聚变堆用钨及其合金与异种材料的特性出发,对钨及其合金与异种材料主要连接技术以及未来可能用到的技术进行了归纳总结,包括钎焊、扩散焊、激光沉积成型等技术,并结合实际工程应用需求,提出了对于钨及其合金与异种材料连接的未来展望,为后续研究提供相关参考。     

基于VC++的校正场线圈绕制系统的建模与仿真

根据国际热核聚变试验堆校正场线圈(Correction Coil,简称CC)的绕制成形过程及高可靠性、高精度的绕制要求,通过对线圈的几何图形进行简化和分析,建立起线圈旋转过程中的运动数学模型。根据此模型,在管内电缆导体进给速度固定的条件下,得到了线圈绕制过程中各电机之间的运动关系。在此基础上,上位机基于VC++,通过对线圈CAD文件的读取以及数据信息的处理,得到各轴运动轨迹;并通过MFC对ITER校正场线圈绕制系统进行动态仿真以验证其正确性。     

The Investigation on Welding Processes for SUS316LN Tubes Used in Superconducting Magnetic System of EAST

The force flow cooled superconducting cable-in-conduit conductor （CICC） is used in both of EAST toroidal field （TF） and poloidal field （PF） coils. The conductor consists of multi-stage NbTi superconducting cable and 1.5 mm thick square jacket. The cable is pulled through in a thin wall circular jacket and then compacted to square cross-section conductor. The jacket material is SUS316LN austenitic stainless steel seamless tubes （about 10 m each）, which is assembled by butt-welding up to 600 m. The results of the welding procedure investigation and quality assurance procedures carrying out are described in this paper.     

船形高频腔壳体成型工艺研究

大功率质子束加速器广泛应用在基础物理、核工业、家庭安全等领域,其中大功率波导型射频腔极为重要。船形射频腔具有最高的空载Q值和分流阻抗,是GeV质子束加速器的良好选择。船形铜射频腔体的制造,主要难点在于腔体复杂轮廓壳体的成型,为此,本文对其进行了详细的成型工艺研究。通过PAM-STAMP 2G仿真分析软件对高频腔壳体进行了模压成型数值模拟,分别分析了椭圆弧成型过程中壳体的减薄量、残余应力以及成形回弹,为实际模压成型提供了理论依据。根据模拟结果设计的高频腔椭圆壳体成型模具能够成功实现椭圆弧的实际模压成型。     

热丝填充激光焊接光斑直径与对接间隙裕度研究

装配间隙是影响国际热核聚变实验反应堆(ITER)校正场线圈盒激光封焊质量的重要因素之一。采用热丝填充激光焊接,在离焦量分别为+5、+10、+16mm的情况下对5mm厚核聚变用钢316LN在不同对接间隙条件下进行光斑直径与对接间隙裕度的研究。焊后进行了焊缝表面、截面形貌的分析,同时进行了金相组织、接头拉伸强度、显微硬度测试及断面电镜与成分分析。结果表明,在热丝填充激光焊接中,光斑直径大小不仅可以与对接间隙量相当,还可以在小于对接间隙量0.1~0.2mm的情况下,得到表面成形较好且抗拉强度值较高的焊缝,当光斑直径小于对接间隙量达到0.3mm时,焊缝表面成形变差且抗拉强度值下降。     

聚变堆包层第一壁缩比部件激光选区熔化成形研究

目的 研究激光选区熔化(SLM)成形第一壁缩比结构的组织性能。方法 以316L粉末为原材料,运用Inspire软件对不同成形姿势下第一壁缩比结构的应力与变形情况进行数值模拟,选择最佳成形姿势进行SLM成形,以控制整体变形,并对成形零件进行显微组织观察与力学性能测试。结果 实验结果表明,与立放和侧放2种成形姿势相比,平放时残余应力与变形最小,最大残余应力为29.68 MPa,最大变形量为0.29 mm。成形件微观组织呈现各向异性,x–y方向主要为粗大的胞状晶组织,z–x方向为细长的柱状晶组织。力学测试结果显示,x–y方向的抗拉强度为672.1 MPa,伸长率为48.2%,冲击韧性为100.6 J/cm²;z–x方向的抗拉强度为646.9 MPa,伸长率64.4%,冲击韧性为136.3 J/cm²。结论 组织的差异性主要是由扫描工艺与熔池内部复杂的温度场引起的,微观结构的各向异性会造成力学性能的差异,x–y方向的强度高于z–x方向的,z–x方向上的塑性韧性更高。     

EAST超导磁体SUS316LN不锈钢管焊接工艺

EAST纵场（TF）和极向场（PF）线圈采用迫流冷却超导导体（CICC），该导体由Nb－Ti超导线经多级绞缆绞成超导缆和外加壁厚1．5mm的铠甲组成。铠甲由SUS316LN奥氏体不锈钢无缝钢管（每根长约10m）通过自动氩弧焊对接成600m圆管，超导缆首先穿入薄壁圆管铠甲中，然后缩径成方，形成方截面的600 mCICC导体。着重介绍在研制CICC导体过程中焊接和质量控制两个重要工艺技术及研究成果。