搅拌摩擦焊实现T91耐热钢和316L不锈钢的高强异质连接

T91耐热钢和316L不锈钢是超超临界发电机组和核反应堆中的关键结构材料，实现上述两种材料的可靠连接是保证核电站构件安全服役的前提。然而采用传统熔焊方法难以获得高质量接头，接头的强度和塑性亟待进一步优化。本研究通过搅拌摩擦焊接技术对T91与316L钢异质接头的组织与性能进行协同优化，采用小尺寸工具在较高焊速下施焊获得了拥有大尺寸异质结合界面的无缺陷接头，异质界面处的混合区中同时存在机械混合和冶金结合作用，并成为实现两种材料可靠连接的关键。整体接头未发现明显的材料软化现象，由于铁素体相的生成T91侧热影响区的硬度有所下降，但降幅仅为HV ~10。接头表现出优异的拉伸性能，其中抗拉强度可达316L母材水平，屈服强度相对316L母材提升26%，同时保持较高的断裂延伸率（17%）。本研究结果可为高强异质核电材料的可靠连接提供技术指导和理论参考。