本文的主要研究内容与创新成果有以下几个方面： (1)基于正交试验的316L不锈钢扩散连接工艺优化根据经典扩散连接理论,建立和完善了316L不锈钢同种材料直接扩散焊接工艺流程与焊接规范。在焊接温度、保温时间和中间层等单因子试验基础上,通过田口正交试验设计方法获得了316L不锈钢最佳扩散焊接工艺参数：1100℃、10MPa和2～3小时。由田口多指标变量分析方法可知,焊接压力对接头性能影响最为显著,保温时间次之,焊接温度对接头性能影响最小。由微观测试结果可知,接头延伸率与焊合率呈线性变化,焊缝区域微观结构和相组成共同影响接头常温和高温强度。焊接温度超过1050℃后,焊缝区域出现的新相Fe0.64Ni0.36会有利于接头性能的提高,但保温时间过长会生成脆性相FeCr导致接头性能恶化。 (2)316L不锈钢扩散焊接头性能评价方法本文以常温和高温短时拉伸强度作为评价316L不锈钢扩散焊接头性能优劣的主要标准,采用金相、SEM、XRD和EDS等方法观察接头界面微观结构、形貌和相组成,分析和探讨了焊接参数对接头宏观性能与微观焊接质量的影响。在评价扩散焊接质量时,应将扩散焊接头强度与经过相同扩散焊接工艺处理的母材强度比较,而不是与未经处理的母材常温强度作比较。316L不锈钢扩散焊接头550℃高温强度约为接头常温(20℃)的50％,因而应以常温和高温强度作为评价接头性能优劣的标准。 (3)高温蠕变实验机测控系统开发采用计算机集散控制系统与现场总线技术相结合开发了多台蠕变试验机的测控系统。利用Visual Basic 6.0的面向对象和串口通讯技术,实现了与Access后台数据库的无缝连接及操作、自动采集和记录试验数据、实时曲线显示以及加热炉温度设置与调控。 (4)316L不锈钢扩散焊接头高温蠕变性能实验研究本文设计了适用于小试样蠕变变形测量的位移引伸机构和夹具,采用标距为φ5×60mm试样在新开发的高温蠕变实验机测控系统上测量316L不锈钢扩散焊接头蠕变性能。本文采θ函数法描述和预测了316L不锈钢扩散焊接头蠕变曲线,并由θ函数法计算了最小蠕变应变速率和接头在6MPa、550℃条件下蠕变应变达到0.2％时的使用寿命,并将蠕变应变0.2％作为以316L不锈钢为母材的扩散焊构件高温结构设计标准。以标准持久试样进行了316L不锈钢扩散焊接头持久试验,利用等温法与Larson-Miller法外推接头高温持久强度。 (5)316L不锈钢扩散焊接头界面微缺陷演化研究采用现场总线技术建立了“四探针直流电位法”计算机测量系统,并以此系统实时动态地监测316L不锈钢扩散焊接头界面孔洞蠕变扩展行为。采用修正的Derby模型建立了直流电位与扩散焊接头有效面积之间的定量关系,从而可合理地解释扩散焊接头在高温承载环境中有效面积的变化。并由大量的实验结果可知,剩余面积20％为316L不锈钢扩散焊接头蠕变断裂失效临界点。