1.2.1焊接性的基本概念 2

1.2.2304不锈钢和铌的焊接性分析 3

1.2.3异种材料焊接的影响因素 4

1.2.4异种金属焊接主要采用的方法 6

1.3课题主要研究内容 10

第二章 实验材料、设备和方法 11

2.1实验材料 11

2.2实验设备 13

2.2.1激光焊接设备 13

2.2.2 VHX-900超景深数码显微镜 14

2.3焊接过程 15

2.3.1焊前准备 15

2.3.2焊接工艺 15

2.3.3施焊 15

2.4分析测试方法 15

第三章 钢/铌激光焊焊接接头组织分析 17

3.1加Cu-V中间层钢/铌激光焊接理论基础 17

3.2加中间层的钢/铌激光焊接接头表面形貌情况 18

3.2.1加1mm厚铜/钒中间层焊接接头表面形貌分析 18

3.2.2加1.5mm厚铜中间层焊接接头表面形貌分析 20

3.2.3加2mm厚铜中间层焊接接头表面形貌分析 21

3.3加Cu中间层钢/铌激光焊焊接接头显微组织分析 23

3.3.1加Cu中间层钢/铌激光焊焊接接头金相图分析 23

3.3.2加Cu中间层钢/铌激光焊焊接接头EDS能谱图分析 25

3.4本章小结 28

第四章加Cu中间层钢/铌焊接接头力学性能分析 29

4.1加铜中间层钢/铌焊接接头拉伸断裂位置 29

4.2加铜中间层钢/铌焊接接头拉伸实验数据分析 31

4.3本章小结 33

结论 34

致谢 35

参考文献 36

第一章 绪论

1.1课题的背景和意义

随着社会经济与科技的发展，出于经济与工艺性能的考虑，单一金属或者合金由于性能太过单一已很难满足如今的科技生产对材料的综合性能的需求。而异种金属的连接，可以在控制生产成本的同时保障产品质量，让选择更加多样化。为了保障异种金属的结构件在实际使用中的安全性和可靠性，需要相关的理论和研究确保结构件安全可靠。

铌的熔点很高（2468℃），而密度较低（8.4g/cm3），其热力学性能很好，在1650℃时还能保持使用强度，在1000℃的情况下塑性、热传导性和强度都维持在一个较高的水平，是很好的耐高温结构材料[1]。一般的金属合金耐高温材料(如Fe基、Ni基、Co基超级合金)在1100℃以下的温度时各项性能都很好，但因材料熔点的问题，再提高温度材料的强度和其他性能就会下降无法满足使用要求。如今科技的发展对材料的性能提出了新的要求，如航空航天和核电站等行业，就急切的需要在较高温度下使用时能保障良好性能的结构材料。铌作为一种很好的耐高温材料，就正好满足了需求。铌也因此被广泛使用[25]。Nb-Ti和Nb3Sn被用于制作各种超导体装置中的超导体，如核聚变实验装置[2,3]、核磁共振成象装置、高能物理、热聚变实验装置、交流电动机和交流发电机的定子绕组以及超导电力输送等[13-18]。C-103等合金用于阿波罗载人飞船的延伸管和大力神火箭，可在1000℃下正常工作；Nb-1Zr，SCB-291等铌合金满足火箭推进控制达数千次启动的要求；还有分导式多弹头发动机，又比如铌合金应用于三叉戟弹道导弹可承受1650℃的工作温度。在美国，很多军用战斗机的耐热部件都是使用铌合金，比如一架F15或F16的军用飞机发动机，要使用铌78kg和钛2400kg[24]超音速飞机的翼前端，涡轮叶片等都大量的使用铌合金。表1-1列举了常用铌合金的主要类型、特点和应用范围。