本技术提出一种高熵合金与不锈钢金属板电子束焊接方法,属于真空焊接技术领域,解决高熵合金与不锈钢焊接过程中应力集中、热停留时间段以及焊缝容易产生裂纹的问题,包括:步骤1:确定高熵合金与不锈钢金属板的待焊界面;步骤2:工件装配;步骤3:真空焊接;步骤4:完成焊接并保温,取出焊接后的工件。本发明工艺简单,易于实现,相比于通过添加中间金属层或复杂的焊接工艺调控,本发明的弧形焊缝设计易于加工和实施,适用于大规模工业生产,具有较高的实用性和推广价值。
背景技术
在现代制造业中,电子束焊接技术已广泛应用于多种金属材料的连接。随着高熵合金的出现及其在工程中的应用,与之相关的异种金属焊接技术的研究成为重要的新兴研究领域。高熵合金因其优异的机械性能和耐腐蚀性,是理想的结构材料,但生产成本高,生产周期长。因此通过探索高熵合金与其它金属的焊接接头结构设计,可以进一步降低产品成本,并提高生产效率,提升产品竞争力,在航天、汽车和能源领域等方面具有重要的应用潜力。
高熵合金因其优异的综合性能而备受关注,尤其在形变过程中产生的纳米孪晶和加工硬化效应,使得其在室温和低温下都展现出卓越的力学性能,尤其在抗氢脆性和断裂韧性方面具有明显优势,适用于要求极端耐低温的部件。然而,由于其制备过程复杂且成本较高,限制了广泛应用。与之相比,不锈钢具有良好的耐腐蚀性和力学性能,已经广泛应用于化工、航空、海洋等领域,并且具有较为经济的价格,同样具有良好的低温性能。将高熵合金与不锈钢结合制作结构件,不锈钢具有更高的成本效益,而高熵合金则可以在关键部位提供更优异的性能和耐环境腐蚀能力,在降低成本的同时实现性能的优化,进一步推动高熵合金在工业应用中的应用。
高熵合金与不锈钢在热物理性能与材料成分上存在明显差异,尤其是在热膨胀系数和比热容方面的不同,这使得两者在焊接时容易出现应力集中,成分上的差异也可能造成冶金相容性差的问题。因此电子束焊接过程中,在以上因素的共同作用下,焊接区域可能会产生应力集中,进而导致裂纹的形成,降低焊接接头的机械性能和可靠性。此外电子束焊接的冷却速率较快,而高熵合金对冷却速率较为敏感,快速冷却可能引发焊接裂纹。因此必须控制冷却过程,通过适当延长焊缝的高温停留时间,来抑制焊接应力和减少裂纹的发生。缓冷一般通过降低焊接速度来实现。而提升冶金相容性,通常采用添加金属层等方法,不仅需要大量的工艺摸索和试验材料,还使得工艺过程复杂,实用性较差。为此,本发明提出了一种高熵合金与不锈钢金属板电子束焊接方法,通过采用弧形结构来有效缓解应力集中的问题,提高焊缝高温停留时间,降低冷却速度,提升焊缝性能,同时机械稳固结构也能提高焊缝可靠性。
实现思路