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全超导可控磁约束热核聚变能发电技术是人类未来可持续发展的战略新能源技术之一,国际合作项目-国际热核聚变实验堆(ITER)计划有条不紊的建设,对于推动可控聚变能基础科学发展和工程技术进步具有重要意义。本文在ITER校正场线圈专项的支持下,针对校正场线圈盒焊接变形问题,研究316LN奥氏体不锈钢厚板焊接成形机理,探索焊后热处理对线圈盒子段TIG拼焊接头显微组织和力学性能的影响机制,开发线圈入盒后线圈盒激光封焊关键技术。基于焊后热处理对线圈盒子段TIG拼焊接头组织和性能的影响规律,开发了大型线圈盒整体去应力的热处理技术,揭示了316LN厚板TIG焊接头的低温断裂机制。760℃/1h焊后热处理后的焊缝显微组织仍为单一奥氏体相,然而其焊缝的钝化区间却明显减小,焊后热处理一定程度上降低了焊缝的抗晶间腐蚀性能。4.2K条件下,焊后热处理焊缝的抗拉强度和断裂韧性分别为焊态焊缝的97.4%和74%,并在裂纹扩展附近区域内观测到应力(应变)诱发马氏体相变。与焊态焊缝的韧性断裂方式不同,760℃/1h热处理后焊缝断口存在解理台阶和二次裂纹,呈现韧脆混合断裂模式。基于“三明治”在线监测技术,展现了316LN厚板激光深熔焊过程中缺陷产生机理,建立了线圈盒激光封焊接头显微组织与力学性能之间的对应关系。研究发现小孔后壁的剧烈波动易导致小孔底部坍塌产生气泡,这些气泡不断汇集并长大进而形成小孔型气孔缺陷。小孔后壁的波动同时也会造成小孔口大小的周期性变化,在小孔内金属蒸汽压的作用下小孔后壁及熔池的液态金属被迫向上喷出形成飞溅。探究了激光深熔焊焊缝的显微组织和力学性能,焊缝组织由单一的奥氏体相组成,晶粒显著粗化且取向不明显,焊缝中存在着第二相颗粒的析出。4.2K条件下,接头的抗拉强度高达1522MPa,为母材强度98%,接头热影响区和焊缝区域的冲击韧性分别为母材冲击韧性的72%和59%,焊缝平面应变断裂韧性K(J)1c高达240MPa·m1/2,为母材的92%。拉伸和冲击断口由大量的韧窝组成,为典型的韧性断裂。焊缝裂纹扩展后期速度明显加快,断口上的韧窝变小变浅,并存在第二相颗粒。母材和焊缝断裂韧性样件裂纹扩展路径附近均发现马氏体生成,且焊缝马氏体量显著低于母材马氏体量。建立了双椭球体+3D高斯组合热源的BCC线圈盒焊接数值分析模型,实现了线圈盒焊接变形的有效控制和线圈盒焊接接头疲劳寿命的预测和评估。鉴于对大型复杂结构件BCC线圈盒焊接过程的应力应变场的调控,BCC线圈盒封焊后的焊接变形精确控制在±2mm以内,成功解决了大尺寸线圈盒厚板焊接变形控制的技术难点。并基于数值模拟结果以及Goodman公式的修正得到焊缝的等效应力幅值Seq仅为211MPa,远低于CC线圈设计的疲劳寿命对应的应力幅值410MPa,BCC线圈盒封焊接头疲劳寿命满足设计要求。