【技術實現步驟摘要】
本申請涉及焊材材料領域，尤其涉及一種核聚變預緊條用鎳基合金焊材及制備方法和應用。
技術介紹
1、聚變能源具有反應釋放能量大、運行安全穩定、燃料來源豐富、環境污染小等特點，是人類未來能源需求的根本解決方法之一。我國現在設計的大型超導聚變實驗裝置承載的電磁載荷隨磁場強度和電流的提高而顯著提升，超導磁體中使用的結構材料要求具有更高的強度和韌性。其中，tf線圈預緊件是為tf線圈預加載推進力，降低tf線圈在運行中所產生的應力，為tf線圈的安全運行提供保障。預緊件所用結構材料室溫和4.2k超低溫均要求焊縫屈服強度達到800mpa，抗拉強度達到1050mpa，斷后延伸率達到20％，斷裂韌性達到130mp·m1/2。
2、核聚變低溫結構材料主要有316ln、jj1等不銹鋼和incoloy908等沉淀強化型鎳基合金，由于設計的預緊件室溫強度要求高，不銹鋼難以達到，因此只能采用沉淀強化型鎳基合金，適應性的，一般選擇鎳基合金焊材作為與此類母材相匹配的焊材。但是除室溫外，核聚變預緊件的焊材必須具有良好的4.2k超低溫焊縫性能，同時滿足無磁性；并且現有鎳基合金焊材中al、ti等易氧化元素在焊接過程中容易形成氧化膜，以及焊后熱處理過程容易產生熱裂紋，因此開發出一種室溫及超低溫具有優異強韌性的鎳基合金焊材作為核聚變預緊件焊接材料迫在眉睫。
技術實現思路
1、本申請提供了一種核聚變預緊條用鎳基合金焊材及制備方法和應用，以解決如下技術問題：如何使鎳基合金焊材在室溫和4.2k低溫下，具有優異的強韌性。p>
2、第一方面，本申請提供了一種核聚變預緊條用鎳基合金焊材，以質量分數計，所述鎳基合金焊材的化學成分包括：c≤0.03％，si≤0.40％，mn≤1.00％，cr：17％～22％，fe：23％～30％，nb：0.40％～3.30％，mo≤3.00％，al：0.40％～1.65％，ti：0.45％～2.45％，co≤0.50％，cu≤0.30％，ni；p+s≤0.03％，o+n+h≤0.006％，1.45％≤al+ti+nb≤6.50％，式中，p+s表示p和s的質量分數之和，o+n+h表示o、n和h的質量分數之和，al+ti+nb表示al、ti和nb的質量分數之和。
3、可選的，所述鎳基合金焊材中的夾雜物滿足如下至少一種指標：所述夾雜物的平均含量≤30個/mm2，90％的所述夾雜物的尺寸<5μm，小于1％的所述夾雜物的尺寸>10μm。
4、第二方面，本申請提供了一種第一方面中所述的核聚變預緊條用鎳基合金焊材的制備方法，所述方法包括：
5、得到含有所述化學成分的鎳基合金原料；
6、將所述鎳基合金原料進行真空感應熔煉，得到鎳基電極棒；
7、將所述鎳基電極棒進行重熔冶煉，得到真空自耗鎳基鋼錠；
8、將所述真空自耗鎳基鋼錠進行鍛造，得到方形鎳基鍛坯；
9、將所述方形鎳基鍛坯進行軋制，得到熱軋鎳基盤條；
10、將所述熱軋鎳基盤條依次進行第一固溶處理和拉拔，得到鎳基合金焊材。
11、可選的，所述鍛造的加熱溫度為1080℃～1180℃，所述鍛造的終鍛溫度≥900℃。
12、可選的，所述軋制的加熱溫度為1050℃～1150℃，所述軋制的終軋溫度≥900℃；
13、可選的，所述第一固溶處理的加熱溫度為1030℃～1130℃。
14、可選的，所述拉拔為多道次拉拔，其中，在相鄰兩道次所述拉拔之間進行退火處理。
15、可選的，所述退火處理的加熱溫度為1030℃～1130℃。
16、可選的，所述將所述熱軋鎳基盤條依次進行第一固溶處理和拉拔，得到鎳基合金焊材之后，包括：
17、將所述鎳基合金焊材用于焊接，得到初始焊接件；
18、將所述初始焊接件依次進行第二固溶處理和時效處理，得到目標焊接件。
19、可選的，在室溫或4.2k低溫下，所述目標焊接件滿足如下至少一種性能：屈服強度≥800mpa，抗拉強度≥1050mpa，延伸率≥20％，斷裂韌性≥130mp·m1/2，磁導率≤1.02。
20、第三方面，本申請提供了一種第一方面中任意一項實施例所述的核聚變預緊條用鎳基合金焊材的應用，所述鎳基合金焊材用于核反應裝置的結構件的焊接，所述鎳基合金焊材用于低溫工程的焊接。
21、本申請實施例提供的上述技術方案與現有技術相比具有如下優點：
22、本申請提供了一種鎳基合金焊材，以質量分數計，所述鎳基合金焊材的化學成分包括：c≤0.03％，si≤0.40％，mn≤1.00％，cr：17％～22％，fe：23％～30％，nb：0.40％～3.30％，mo≤3.00％，al：0.40％～1.65％，ti：0.45％～2.45％，co≤0.50％，cu≤0.30％，ni；p+s≤0.03％，o+n+h≤0.006％，1.45％≤al+ti+nb≤6.50％，式中，p+s表示p和s的質量分數之和，o+n+h表示o、n和h的質量分數之和，al+ti+nb表示al、ti和nb的質量分數之和。通過優化鎳基合金的化學成分，控制al+ti+nb的含量之和，以形成ni3al、ni3(al,ti)和ni3nb等析出相，這些析出相在材料中起到了沉淀強化的作用，顯著提高了材料的強度和韌性。控制氣體元素o、n和h的含量之和，以降低焊縫中的各種夾雜物的含量，提高焊縫的塑韌性。另外，嚴格控制生產過程中各工藝參數，從而保證鎳基合金焊材具有良好的焊接工藝性，具有優異的強韌性，符合核聚變預緊條焊接性能要求。
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1.一種核聚變預緊條用鎳基合金焊材，以質量分數計，所述鎳基合金焊材的化學成分包括：C≤0.03％，Si≤0.40％，Mn≤1.00％，Cr：17％～22％，Fe：23％～30％，Nb：0.40％～3.30％，Mo≤3.00％，Al：0.40％～1.65％，Ti：0.45％～2.45％，Co≤0.50％，Cu≤0.30％，Ni；
2.根據權利要求1所述的鎳基合金焊材，其特征在于，所述鎳基合金焊材中的夾雜物滿足如下至少一種指標：
3.一種權利要求1～2任意一項所述的鎳基合金焊材的制備方法，所述方法包括：
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述鍛造的加熱溫度為1080℃～1180℃，所述鍛造的終鍛溫度≥900℃。
5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述軋制的加熱溫度為1050℃～1150℃，所述軋制的終軋溫度≥900℃；和/或，
6.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述拉拔為多道次拉拔，其中，在相鄰兩道次所述拉拔之間進行退火處理。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述退火處理的加熱溫
8.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述將所述熱軋鎳基盤條依次進行第一固溶處理和拉拔，得到鎳基合金焊材之后，包括：
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，在室溫或4.2K低溫下，所述目標焊接件滿足如下至少一種性能：屈服強度≥800MPa，抗拉強度≥1050MPa，延伸率≥20％，斷裂韌性≥130MP·m1/2，磁導率≤1.02。
10.一種權利要求1所述的鎳基合金焊材的應用，所述鎳基合金焊材用于核反應裝置的結構件的焊接；或，
...【技術特征摘要】
1.一種核聚變預緊條用鎳基合金焊材，以質量分數計，所述鎳基合金焊材的化學成分包括：c≤0.03％，si≤0.40％，mn≤1.00％，cr：17％～22％，fe：23％～30％，nb：0.40％～3.30％，mo≤3.00％，al：0.40％～1.65％，ti：0.45％～2.45％，co≤0.50％，cu≤0.30％，ni；
2.根據權利要求1所述的鎳基合金焊材，其特征在于，所述鎳基合金焊材中的夾雜物滿足如下至少一種指標：
3.一種權利要求1～2任意一項所述的鎳基合金焊材的制備方法，所述方法包括：
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述鍛造的加熱溫度為1080℃～1180℃，所述鍛造的終鍛溫度≥900℃。
5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述軋制的加熱溫度為1050℃～11...
【專利技術屬性】
技術研發人員：原園，王松濤，劉錕，師莉，牟淑坤，劉宏，鄧素懷，王維俊，王長軍，韓赟，楊衛中，齊建，劉少鵬，李學濤，李濤，彭凱，
申請(專利權)人：首鋼集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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