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熔盐堆是第四代核反应堆6种候选堆型之一,也是中科院“未来先进核裂变能”科技专项的重要组成部分。Hastelloy N合金具有优异的抗氟化盐腐蚀性能,被选用于制造熔盐反应堆中熔盐回路管道、堆芯容器及换热器等结构。研究Hastelloy N合金的连接对于熔盐堆的发展具有很大的推动作用。本文利用纯Ti钎料对Hastelloy N合金进行钎焊,采用SEM、EDS和TEM等手段研究了钎焊工艺参数和Ti箔厚度对接头显微组织和力学性能的影响;探讨了接头的显微组织和力学性能之间的关系;初步揭示了采用纯Ti钎料连接Hastelloy N合金的连接机理;通过对接头进行长时间高温热处理,研究了接头的高温稳定性。利用纯Ti钎料钎焊Hastelloy N合金可获得性能良好的接头。采用0.127mm的纯Ti钎料在1060℃保温90min下接头的性能最好,接头组成为:钎缝中间的1区和靠近母材的2区。1区基体为NiTi,NiTi基体上分布有块状的Ni3Ti及大量的MoC颗粒,此外,钎缝中心区域还分布着Ti2C0.06颗粒和块状NiTi2;2区基体为Ni3Ti,其上弥散有TiC颗粒,靠近接头界面处分布着Mo6Ni6C,以栅栏状的形式平行排布;1区与2区被带状Mo2C分隔开。研究发现,在一定的钎焊温度范围内(1060℃~1100℃),最佳钎焊温度为1060℃;随着钎焊温度的提高,母材中元素扩散性增强,大量Ni元素进入钎料中使得钎料层熔点升高,钎料对母材的填缝能力下降,反应不充分,对接头的性能不利。为保证钎料同母材充分地发生反应,适当延长保温时间有利于提高接头性能。随着Ti箔厚度的增加,钎缝合金区宽度变厚,接头的强度增加。采用0.127mm的纯Ti钎料在1060℃保温90min时,接头的剪切强度最高,为350MPa。利用纯Ti钎料连接Hastelloy N合金的连接机理为:钎焊过程中,Ti箔首先与Hastelloy N合金母材接触发生共晶反应转变为液相,随后溶解钎料和母材中的Ni、Ti、Mo、Cr、C等元素,各元素在液相中发生反应;钎焊降温过程中,各相依次结晶析出,形成Hastelloy N/Ti/Hastelloy N接头。对接头进行高温稳定性研究表明:长时间的高温热处理使母材中元素更多的扩散到钎料层中,与钎料发生反应,接头宽度增加;当接头经长时间高温热处理后,接头的性能呈先增加后降低的趋势。热处理温度较低时,相当于对接头进行了退火处理,接头强度增加;热处理温度过高对接头强度不利。在600℃保温240h下,接头的室温剪切强度为396MPa;在900℃保温240h下,接头的室温剪切强度仍保持在200MPa以上(213MPa)。表明接头具有优异且稳定的高温性能,满足实际使用要求。此外,本文还利用Ag-Cu-Ti钎料对SiC陶瓷与Hastelloy N合金进行了连接,在900℃保温20min下接头剪切强度为21.9MPa。