一种添加钽元素的激光焊接方法与流程

技术领域：

本发明专利涉及航空航天、核电等行业领域中添加钽元素激光焊接应用，尤其以薄片方式添加钽元素的激光焊接，属于材料加工技术领域。

背景技术：
：

在航空航天、核电等行业领域中，普通合金钢往往不能满足对性能有特殊要求的位置，在原有钢种上通过外界方式添加特殊合金元素成为一种可行方式。钽相比其他材料更能经受高温和矿物酸的腐蚀，可作为飞机、导弹、火箭、核反应堆的耐热高强度材料。钽元素与碳、氮的亲和能力大，能与碳和氮生成碳化物、氮化物或碳氮化物，这些析出相非常的细小，为纳米级别，均匀弥散分布于晶粒内，是钢中的主要强化相，由于细晶强化和弥散强化作用，在提高钢的抗辐照性能同时降低其韧脆转变温度，改善室温拉伸性能，显著提高耐热钢的蠕变寿命。但由于激光焊接过程中焊接接头较窄，过多的钽元素的加入使焊接接头的合金元素含量急剧增加，导致焊后焊接接头性能大幅下降，所以钽元素的添加量和方式必须得到有效控制，查阅国内外现有激光焊接方法的相关文献，未发现以本申请方式添加钽元素的激光焊接方法。

技术实现要素：

发明目的：

本发明提供了一种添加钽元素的激光焊接方法，其目的是解决以往所存在的问题。

技术方案：

一种添加钽元素的激光焊接方法，其特征在于：该方法按如下工艺步骤依次展开：

(一)、分类处理：根据添加的钽元素进行分类，钽元素的添加为以钽粉的形式或钽元素薄片的形式，根据钽元素薄片的不同厚度，分成0.01-0.05mm厚与0.06-0.1mm厚两类；

(二)、针对钽粉或钽元素薄片进行相应的操作：

2.1、钽元素薄片：

2.1.1、试板(a)上钽元素薄片位置的加工：对于0.06-0.1mm厚度薄片，在两侧试板(a)对接面加工出所需厚度与宽度的供钽薄片(c)添加的空间(2)，对于0.01-0.05mm厚度薄片，焊接时直接采用工装夹紧即可；

2.1.2、薄片放置：对于0.06-0.1mm厚度薄片，将薄片放置在加工后的薄片添加空间(2)内，对接后夹紧，对于0.01-0.05mm厚度薄片，将薄片放置在对接面需添位置夹紧即可；

2.2、钽粉：

2.2.1、试板接头形式为矩形坡口对接，板厚(h)：矩形坡口深度(k)＝2.5～3.5:1；矩形坡口宽度(j)：板厚(h)＝6～8：100；

本实施例中选择针对板厚(h)10mmclf-1(核电用钢)钢板，坡口钝边高度(i)为6.5mm，矩形坡口宽度(j)为0.7mm、深度(k)3.5mm(板厚(h)：矩形坡口深度(k)≈3:1)，焊缝背部采用激光点焊固定；

2.2.2、选用粒度为φ50μm的球状钽粉(买的成品，厂家是西安欧，是纯钽)用酒精稀释后(稀释到不掉粉的状态，酒精是用买来的成品工业酒精)填充于矩形坡口内部，将整体放入加热炉中加热，钽粉中的酒精蒸发后，固化于矩形坡口内；

(三)、焊接工艺：激光功率6-10kw、焊接速度1.5-3.5m/min、离焦量为0-(-3)mm、正面保护气流量15-25l/min、背面保护气流量25-30l/min。

针对2.2.2步骤的焊接中：严格控制焊接工艺参数，使激光束线能量密度足够穿透试板，钽粉通过激光束在熔池中的搅拌作用，均匀分布于焊缝金属中，从而抑制脆性相生成和晶粒长大，达到细晶强化作用；

2.1.1步骤中加工出所需厚度与宽度的供钽薄片(c)添加的空间(2)之前，先在对接件待焊面(b)两侧需要添加钽片以外位置(1)粘贴多层纸质胶带。

在两侧试板(a)对接面未粘贴纸质胶带位置上通过采用适当大小的锉刀手工加工出所需厚度与宽度的供钽薄片(c)添加的空间(2)。

2.1.2步骤薄片放置之前进行焊前清理，对钽薄片及对接面进行擦拭清理，去除可能影响焊接质量的油污等杂质，再经压缩空气吹干。

用清洁布沾取丙酮进行清理。

2.1步骤中，两个待焊接件的两待焊面之间添加钽片后采用夹具将待焊接件及钽元素薄片夹紧，保证接触面预紧力在10-50n之间。

2.2步骤中矩形坡口对接接头采用夹具夹紧，保证接触面预紧力在10-50n之间。

2.2步骤中，钽粉采用酒精稀释填充至矩形坡口内部，用压板将稀释的粉末压平压实(保证钽粉在焊接过程中不受保护气作用而吹落)，增加粉末致密度，便于钽粉固化于坡口内，防止钽粉在焊接过程中受保护气作用而吹落。

焊接工艺中，激光加工头光斑直径0.3mm，正背面保护气均采用99.999％纯氩气。

因矩形坡口内由钽粉填充，是一种非常简便的合金元素添加方式。对于clf-1钢添加钽粉，可细化晶粒、防止脆硬相形成及提高焊接接头的综合性能。

优点效果：

一种添加钽元素的激光焊接方法本发明采用的技术方案是：按如下工艺步骤依次展开：

分类处理：根据添加的钽元素薄片的不同厚度，分成0.01-0.05mm与0.06-0.1mm两类；

薄片位置加工：对于0.06-0.1mm厚度薄片，在对接件待焊面两侧需要添加钽片以外位置粘贴多层纸质胶带，在两侧对接面未粘贴纸质胶带位置上通过采用适当大小的锉刀手工加工出所需厚度与宽度的钽薄片添加空间，以满足激光对接焊间隙要求，保证焊接过程稳定，对于0.01-0.05mm厚度薄片不需另外加工，焊接时采用工装夹紧即可；

焊前清理：用清洁布沾取适量丙酮对钽薄片及对接面进行擦拭清理，去除可能影响焊接质量的油污等杂质，再经压缩空气吹干。

薄片放置：对于0.06-0.1mm厚度薄片，将薄片放置在加工后的薄片添加空间内，对接后夹紧，对于0.01-0.05mm厚度薄片，将薄片放置在对接面需添位置加夹紧即可；

钽粉：

a)接头形式为矩形坡口对接，针对板厚(h)10mmclf-1(核电用钢)钢板，坡口钝边高度(i)为6.5mm，矩形坡口宽度(j)为0.7mm、深度(k)3.5mm(板厚：矩形坡口深度≈3:1)，焊缝背部采用激光点焊固定；

b)选用粒度为φ50μm的球状钽粉用酒精稀释后填充于矩形坡口内部，将整体放入加热炉中加热，钽粉中的酒精蒸发后，固化于矩形坡口内；

c)激光焊接工艺参数如下：激光功率9-10kw、焊接速度1.5-3.5m/min、离焦量为0-(-3)mm、正部保护气流量15-25l/min、背部保护气流量25-30l/min；

d)严格控制焊接工艺参数，使激光束线能量密度足够穿透试板，钽粉通过激光束在熔池中的搅拌作用，均匀分布于焊缝金属中，从而抑制脆性相生成和晶粒长大，达到细晶强化作用；

矩形坡口对接接头采用夹具夹紧，保证接触面预紧力在10-50n之间。

钽粉采用酒精稀释填充至矩形坡口内部，用压板将稀释的粉末压平压实，增加粉末致密度，便于钽粉固化于坡口内，防止钽粉在焊接过程中受保护气作用而吹落。

激光加工头光斑直径0.3mm，正背面保护气均采用99.999％纯氩气。

因矩形坡口内由钽粉填充，是一种非常简便的合金元素添加方式。对于clf-1钢添加钽粉，可细化晶粒、防止脆硬相形成及提高焊接接头的综合性能。

焊接工艺：激光功率6-10kw、焊接速度1.5-3.5m/min、离焦量为0-(-3)mm、正面保护气流量15-25l/min、背面保护气流量25-30l/min；

钽是稀有高熔点金属。熔点2996℃，密度16.68g/cm³，晶格类型：体心立方。导热系数(25℃)54w/m·k。线膨胀系数(0～100℃)6.5×10^-6。其物理性质：质地十分坚硬、富有延展性和极强的韧性。其化学性质：钽有着非常出色的化学性质，具有极高的抗腐蚀性。钽比任何别的材料更能经受高温和矿物酸的腐蚀，可作为飞机、导弹、火箭的耐热高强度材料以及控制、调节装置的零部件等。钽在高温真空炉中，可作支撑附件、热屏蔽、加热器和散热片等。钽制舟皿可用于真空蒸度装置，钽与人体组织还具有优良的生物相容性和稳定性，对人体组织不起反应，可作为接骨板螺丝、缝合针等外科手术材料。

添加钽、钨、钒等合金元素材料于焊缝金属中，可以降低焊缝金属中脆硬相含量，再凭借其良好的物理化学特性，可细化晶粒及大大提高焊接接头力学性能，采用什么样的方式添加，钽粉或者钽片，如果采用钽片，那么不同厚度、不同宽度的钽片添加格外重要，查阅国内外现有激光焊接方法的相关文献，未发现本申请的粉末方式或者薄片方式添加合金元素的激光一次性焊接方法。

本发明的具体的有益效果在于：给出了一种加工钽元素的添加空间的方法，钽片方式有效解决了钽元素添加量、添加位置的可调控及平板对接过程中激光焊间隙问题；

钽的方式解决了clf-1钢现有焊接方法中焊接接头拉伸性能、耐腐蚀性及冲击韧性较底的问题。本发明针对上述焊接接头脆性化问题，采用激光束为热源，接头形式为矩形坡口对接，钽粉采用酒精稀释后填充于坡口内部，整体加热待酒精完全挥发后，完成粉末式添加钽的激光焊接方法准备工作，严格控制焊接工艺参数，使激光束线能量密度穿透10mmclf-1试板，控制钽元素在焊缝中的均匀程度，抑制脆硬相生成和晶粒长大，达到钽元素在焊缝中的细晶强化作用，增强焊缝冲击韧性值。

焊接过程稳定，在保护气作用下的焊缝正背表面光亮、平整、光滑，鱼鳞纹清晰可见，无焊接缺陷，最终获得钽元素合理分配的，均匀分布的、高质量、高效率的焊接接头，提高了材料的抗辐照性能、降低了韧脆转变温度、改善了室温拉伸性能以及高温蠕变寿命。

钽粉的形式中，拉伸断裂位置为母材区，焊缝冲击韧性值与母材相近。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为待加工的钽片添加空间对接面照片；

图2为单侧对接面钽薄片添加空间的加工放大示意图；

图3为添加钽片后平板对接示意图；

图4为两待焊接件合并一起时的示意图；

图5为添加钽元素薄片后准备焊接的状态示意图；

图6为本发明一种粉末方式添加合金元素的激光一次性焊接方法结构示意图。

图6中：11-焊接材料，22-激光束，33-钽粉，44-矩形坡口。

图7为本发明粉末方式添加合金元素焊接接头横断面结构示意图。

图7中：11-焊接材料，22-激光束，33-钽粉，44-矩形坡口，5-焊缝横断面形貌。

图8为粉末方式添加合金元素中显示各部位尺寸的示意图；

图9为本发明粉末方式添加合金元素激光一次性焊接后的焊缝正背面形貌。

具体实施方式

本发明针对航空航天、核电等行业领域中需要添加特殊合金元素以满足特殊位置对材料性能特别要求的情况，提出了一种添加钽元素的激光焊接方法，

一种添加钽元素的激光焊接方法，其特征在于：该方法按如下工艺步骤依次展开：

(一)、分类处理：根据添加的钽元素进行分类，钽元素的添加为以钽粉的形式或钽元素薄片的形式，根据钽元素薄片的不同厚度，分成0.01-0.05mm厚与0.06-0.1mm厚两类；

(二)、针对钽粉或钽元素薄片进行相应的操作：

2.1、钽元素薄片：

2.1.1、试板(a)上钽元素薄片位置的加工：对于0.06-0.1mm厚度薄片，在两侧试板(a)对接面加工出所需厚度与宽度的供钽薄片(c)添加的空间(2)，对于0.01-0.05mm厚度薄片，焊接时直接采用工装夹紧即可；

2.1.2、薄片放置：对于0.06-0.1mm厚度薄片，将薄片放置在加工后的薄片添加空间(2)内，对接后夹紧，对于0.01-0.05mm厚度薄片，将薄片放置在对接面需添位置夹紧即可；

2.2、钽粉：

2.2.1、试板接头形式为矩形坡口对接，板厚(h)：矩形坡口深度(k)＝2.5～3.5:1；矩形坡口宽度(j)：板厚(h)＝6～8：100；

本实施例中选择针对板厚(h)10mmclf-1(核电用钢)钢板，坡口钝边高度(i)为6.5mm，矩形坡口宽度(j)为0.7mm、深度(k)3.5mm(板厚(h)：矩形坡口深度(k)≈3:1)，焊缝背部采用激光点焊固定；

2.2.2、选用粒度为φ50μm的球状钽粉(买的成品，厂家是西安欧，是纯钽)用酒精稀释后(稀释到不掉粉的状态，酒精是用买来的成品工业酒精)填充于矩形坡口内部，将整体放入加热炉中加热，钽粉中的酒精蒸发后，固化于矩形坡口内；

(三)、焊接工艺：激光功率6-10kw、焊接速度1.5-3.5m/min、离焦量为0-(-3)mm、正面保护气流量15-25l/min、背面保护气流量25-30l/min。

针对2.2.2步骤的焊接中：严格控制焊接工艺参数，使激光束线能量密度足够穿透试板，钽粉通过激光束在熔池中的搅拌作用，均匀分布于焊缝金属中，从而抑制脆性相生成和晶粒长大，达到细晶强化作用；

2.1.1步骤中加工出所需厚度与宽度的供钽薄片(c)添加的空间(2)之前，先在对接件待焊面(b)两侧需要添加钽片以外位置(1)粘贴多层纸质胶带。

在两侧试板(a)对接面未粘贴纸质胶带位置上通过采用适当大小的锉刀手工加工出所需厚度与宽度的供钽薄片(c)添加的空间(2)。

2.1.2步骤薄片放置之前进行焊前清理，对钽薄片及对接面进行擦拭清理，去除可能影响焊接质量的油污等杂质，再经压缩空气吹干。

用清洁布沾取丙酮进行清理。

2.1步骤中，两个待焊接件的两待焊面之间添加钽片后采用夹具将待焊接件及钽元素薄片夹紧，保证接触面预紧力在10-50n之间。

2.2步骤中矩形坡口对接接头采用夹具夹紧，保证接触面预紧力在10-50n之间。

2.2步骤中，钽粉采用酒精稀释填充至矩形坡口内部，用压板将稀释的粉末压平压实(保证钽粉在焊接过程中不受保护气作用而吹落)，增加粉末致密度，便于钽粉固化于坡口内，防止钽粉在焊接过程中受保护气作用而吹落。

焊接工艺中，激光加工头光斑直径0.3mm，正背面保护气均采用99.999％纯氩气。

钽粉中：因矩形坡口内由钽粉填充，是一种非常简便的合金元素添加方式。对于clf-1钢添加钽粉，可细化晶粒、防止脆硬相形成及提高焊接接头的综合性能。

钽片方式：

该方法按如下工艺步骤依次展开：

(一)、分类处理：根据添加的钽元素薄片(所有钽薄片指的是纯钽，纯钽已经限定了含量了)的不同厚度，分成0.01-0.05mm厚与0.06-0.1mm厚两类；(厚度就是图4中h所示)

(二)、试板(a)(待焊接件，例如激光平板等)上钽元素薄片位置的加工：对于0.06-0.1mm厚度薄片，在对接件待焊面(b)两侧需要添加钽片以外位置(2)粘贴多层纸质胶带，在两侧试板(a)对接面未粘贴纸质胶带位置上通过采用适当大小的锉刀手工加工出所需厚度与宽度的供钽薄片(c)添加的空间(2)，(待焊接件对接不能有太大间隙，对于0.06-0.1mm厚度薄片，若是直接夹在两平板内不能满足激光焊要求，故需要在两对接平面上手工加工出需要添加钽片的空间，粘贴多层纸质胶带是为了便于加工出添加空间)以满足激光对接焊间隙要求，保证焊接过程稳定，(在待焊的两侧待焊接件对接面上分别加工出需添加钽片厚度的一半，这样待焊的两侧工件a合到一起后形成的空间2的厚度h就能保证添加钽片后能够满足对接间隙的要求)对于0.01-0.05mm厚度薄片不需另外加工，焊接时直接采用工装夹紧即可；

(三)、薄片放置：对于0.06-0.1mm厚度薄片，将薄片放置在加工后的薄片添加空间(2)内，对接后夹紧，对于0.01-0.05mm厚度薄片，将薄片放置在对接面需添位置夹紧即可；

(四)、焊接工艺：激光功率9-10kw、焊接速度1.5-3.5m/min、离焦量为0-(-3)mm、正面保护气流量15-25l/min、背面保护气流量25-30l/min；(是全厚度的焊接，钽片包含在内)

(二)步骤中加工出所需厚度与宽度的供钽薄片(c)添加的空间(2)之前，先在在对接件待焊面(b)两侧需要添加钽片以外位置(2)粘贴多层纸质胶带。粘贴多层纸质胶带是为了便于加工出添加空间，主要是避免加工不准确。

在两侧试板(a)对接面未粘贴纸质胶带位置上通过采用适当大小的锉刀手工加工出所需厚度与宽度的供钽薄片(c)添加的空间(2)。

(三)步骤之前进行焊前清理，对钽薄片及对接面进行擦拭清理，去除可能影响焊接质量的油污等杂质，再经压缩空气吹干。

用清洁布沾取适量丙酮进行清理(现有产品直接买来即用，也可以是丙酮清洗剂、丙酮清洗液等，)。

两个待焊接件的两待焊面之间添加钽片后采用夹具将待焊接件及钽元素薄片夹紧，保证接触面预紧力在10-50n之间。

(四)步骤中的焊接工艺中：

焊接接头形式为对接，焊接工艺热源为激光，对添加钽元素薄片的待焊件一次焊接成型。激光加工头光斑外直径0.3mm，正背面保护气采用纯度为99.999％氩气；

钽元素薄片厚度范围为0.01-0.1mm，宽度l范围为1mm到平板全宽度，添加在对接面任意所需位置；(添加的钽片可以与板宽一致也可以小于板宽，比如要焊接的是10mm宽的板，那么添加的钽片宽度可以从1到10mm)，图4中的l就是现实这个方向是宽度方向并不是表示只有这个距离是宽度。

实施例1：

采用本发明的一种添加钽元素的激光焊接方法针对10mm宽焊接材料的平板对接焊，在对接面上部添加0.06mm厚h，1.5mm宽l的钽薄片，采用手工加工方式在两侧对接面上部各加工出0.03mm厚，1.5mm宽的钽薄片添加空间，将0.06mm厚h，1.5mm宽l的钽薄片添加至该空间2内，采用夹具将试板夹紧，保证对接面预紧力在10n，选用光斑聚焦直径为0.3mm的激光头，激光功率10kw、离焦量为0mm、焊接速度2m/min，修复过程中采用纯度为99.999％氩气保护，正面保护气流量20l/min、背面保护气流量28l/min。

平板对接焊过程中添加适量钽元素以后，与未加ta相比，辐照变化率下降4.6％，组织稳定性提高，韧脆转变温度降低20°，室温抗拉强度及蠕变寿命分别提高9.8％及12％。

平板对接焊过程中添加适量钽元素提高材料的抗辐照性能、降低其韧脆转变温度、改善室温拉伸性能以及提高耐热钢蠕变寿命。

实施例2：

对10mm宽焊接材料的平板对接焊，在对接面上部添加0.1mm厚，1.5mm宽的钽薄片，采用手工加工方式在两侧对接面上部各加工出0.05mm厚，1.5mm宽的钽薄片添加空间，采用夹具将试板夹紧，保证对接面预紧力在50n，选用光斑聚焦直径为0.3mm的激光头，激光功率9kw、离焦量为-3mm、焊接速度1.5m/min，修复过程中采用纯度为99.999％氩气保护，正面保护气流量15l/min、背面保护气流量30l/min。

平板对接焊过程中添加适量钽元素以后，与未加ta相比，辐照变化率下降4.5％，组织稳定性提高，韧脆转变温度降低20°，室温抗拉强度及蠕变寿命分别提高9.7％及12％。

有效的解决了平板对接焊过程中添加适量钽元素以提高材料的抗辐照性能、降低其韧脆转变温度、改善室温拉伸性能以及提高耐热钢蠕变寿命的问题。

实施例3：

对10mm宽焊接材料的平板对接焊，在对接面上部添加0.08mm厚，1.5mm宽的钽薄片，采用手工加工方式在两侧对接面上部各加工出0.04mm厚，1.5mm宽的钽薄片添加空间，采用夹具将试板夹紧，保证对接面预紧力在30n，选用光斑聚焦直径为0.3mm的激光头，激光功率6kw、离焦量为0mm、焊接速度3.5m/min，修复过程中采用纯度为99.999％氩气保护，正面保护气流量25l/min、背面保护气流量25l/min。

平板对接焊过程中添加适量钽元素以后，与未加ta相比，辐照变化率下降4.8％，组织稳定性提高，韧脆转变温度降低19°，室温抗拉强度及蠕变寿命分别提高9.6％及13％。

有效的解决了平板对接焊过程中添加适量钽元素以提高材料的抗辐照性能、降低其韧脆转变温度、改善室温拉伸性能以及提高耐热钢蠕变寿命的问题。

实施例4：

对10mm宽焊接材料的平板对接焊，在对接面添加0.01mm厚的钽薄片，采用夹具将试板夹紧，保证对接面预紧力在30n，选用光斑聚焦直径为0.3mm的激光头，激光功率10kw、离焦量为0mm、焊接速度2m/min，修复过程中采用纯度为99.999％氩气保护，正面保护气流量18l/min、背面保护气流量27l/min。

平板对接焊过程中添加适量钽元素以后，与未加ta相比，辐照变化率下降4.7％，组织稳定性提高，韧脆转变温度降低21°，室温抗拉强度及蠕变寿命分别提高9.6％及12％。

有效的解决了平板对接焊过程中添加适量钽元素以提高材料的抗辐照性能、降低其韧脆转变温度、改善室温拉伸性能以及提高耐热钢蠕变寿命的问题。

实施例5：

对10mm宽焊接材料的平板对接焊，在对接面添加0.05mm厚的钽薄片，采用夹具将试板夹紧，保证对接面预紧力在50n，选用光斑聚焦直径为0.3mm的激光头，激光功率10kw、离焦量为0mm、焊接速度3m/min，修复过程中采用纯度为99.999％氩气保护，正面保护气流量22l/min、背面保护气流量25l/min。

平板对接焊过程中添加适量钽元素以后，与未加ta相比，辐照变化率下降4.3％，组织稳定性提高，韧脆转变温度降低18°，室温抗拉强度及蠕变寿命分别提高9.6％及12％。

有效的解决了平板对接焊过程中添加适量钽元素以提高材料的抗辐照性能、降低其韧脆转变温度、改善室温拉伸性能以及提高耐热钢蠕变寿命的问题。

实施例6：

对10mm宽焊接材料的平板对接焊，在对接面添加0.03mm厚的钽薄片，采用夹具将试板夹紧，保证对接面预紧力在30n，选用光斑聚焦直径为0.3mm的激光头，激光功率10kw、离焦量为0mm、焊接速度3.5m/min，修复过程中采用纯度为99.999％氩气保护，正面保护气流量25l/min、背面保护气流量30l/min。

平板对接焊过程中添加适量钽元素以后，与未加ta相比，辐照变化率下降4.7％，组织稳定性提高，韧脆转变温度降低20°，室温抗拉强度及蠕变寿命分别提高9.7％及11％。

有效的解决了平板对接焊过程中添加适量钽元素以提高材料的抗辐照性能、降低其韧脆转变温度、改善室温拉伸性能以及提高耐热钢蠕变寿命的问题。

上述实施例涉及了一种以薄片方式添加钽元素的激光焊接方法，属于激光焊接领域。采用激光为焊接热源，焊接接头形式为平板对接，对薄片方式添加钽元素的待焊件一次焊接成型。添加的钽元素薄片厚度范围为0.01-0.1mm，宽度范围为1mm到平板全厚度，添加在对接面任意所需位置。当添加的厚度超过0.05mm时，在两侧对接件需要添加钽片以外位置粘贴多层纸质胶带，在未粘贴纸质胶带位置上通过采用适当大小的锉刀手工加工出所需厚度与宽度的钽薄片添加空间，以满足对接后激光焊接间隙要求，保证焊接过程稳定。通过严格控制钽薄片的添加量与添加位置，来控制钽元素在焊缝中的合金成分占比与均匀程度，抑制脆硬相生成和晶粒长大，达到细晶强化和弥散强化作用，降低其韧脆转变温度，改善其高温蠕变性能和室温拉伸性能，从而提高焊接接头质量。

钽粉：

采用本发明的一种粉末方式添加合金元素的激光一次性焊接方法针对10mm厚clf-1钢板的矩形坡口对接形式，坡口宽度0.7mm(坡口深度3.5mm)，钝边高度为6.5mm，采用夹具将试板夹紧，保证对接面预紧力在10-50n内，并用激光功率为2-3kw，出光时间为200-500ms，离焦量为0-10mm将焊缝背面进行首、中、尾三处点焊固定，将粒度为φ50μm的球状钽粉放入带有酒精器皿中稀释，采用刮刀将稀释的钽粉放入矩形坡口内，并用压板用力压平压实，去除粉末间隙，将其整体放入加热炉加热至200℃(保温1小时)，使酒精完全挥发，焊接工艺参数如下：激光功率9-10kw、焊接速度1.5-3.5m/min、离焦量为0-(-3)mm、正部保护气流量15-25l/min、背部保护气流量25-30l/min，焊接过程稳定，在保护气作用下的焊缝正背表面光亮、平整、光滑，鱼鳞纹清晰可见，无焊接缺陷，最终获得钽元素均匀分布，高质量，高效率的焊接接头。拉伸断裂位置为母材区，焊缝冲击韧性值与母材相近，充分满足了其使用性能要求。

实施例7：

试板接头形式为矩形坡口对接，板厚(m)：矩形坡口深度(n)＝2.5～3.5:1；矩形坡口宽度(j)：板厚(m)＝6～8：100；

本实施例中选择针对板厚(m)10mmclf-1(核电用钢)钢板，坡口钝边高度(i)为6.5mm，矩形坡口宽度(j)为0.7mm、深度(n)3.5mm(板厚(h)：矩形坡口深度(k)≈3:1)，焊缝背部采用激光点焊固定；

选用粒度为φ50μm的球状钽粉(买的成品，厂家是西安欧，是纯钽)用酒精稀释后(稀释到不掉粉的状态，酒精是用买来的成品工业酒精)填充于矩形坡口内部，将整体放入加热炉中加热，钽粉中的酒精蒸发后，固化于矩形坡口内；

具体为：10mm厚clf-1钢板的矩形坡口对接形式，坡口宽度0.7mm(坡口深度3.5mm)，钝边高度为6.5mm，采用夹具将试板夹紧，保证对接面预紧力在10n，并用激光功率为3kw，出光时间为200ms，离焦量为0mm将焊缝背面进行首、中、尾三处点焊固定，将粒度为φ50μm的球状钽粉放入带有酒精器皿中稀释，采用刮刀将稀释的钽粉放入矩形坡口内，并用压板用力压平压实，去除粉末间隙，将其整体放入加热炉加热至200℃(保温1小时)，使酒精完全挥发，焊接工艺参数如下：激光功率10kw、焊接速度3m/min、离焦量为(-3)mm、正部保护气流量25l/min、背部保护气流量25l/min，焊接过程稳定，在保护气作用下的焊缝正背表面光亮、平整、光滑，鱼鳞纹清晰可见，无焊接缺陷，最终获得钽元素均匀分布，高质量，高效率的焊接接头。拉伸断裂位置为母材区，焊缝冲击韧性值与母材相近，充分满足了其使用性能要求。

实施例8：

10.5mm厚clf-1钢板的矩形坡口对接形式，坡口宽度0.7mm(坡口深度3mm)，钝边高度为6.5mm，采用夹具将试板夹紧，保证对接面预紧力在10n，并用激光功率为2kw，出光时间为500ms，离焦量为10mm将焊缝背面进行首、中、尾三处点焊固定，将粒度为φ50μm的球状钽粉放入带有酒精器皿中稀释，采用刮刀将稀释的钽粉放入矩形坡口内，并用压板用力压平压实，去除粉末间隙，将其整体放入加热炉加热至200℃(保温1小时)，使酒精完全挥发，焊接工艺参数如下：激光功率10kw、焊接速度3m/min、离焦量为(-3)mm、正部保护气流量15l/min、背部保护气流量30l/min，焊接过程稳定，在保护气作用下的焊缝正背表面光亮、平整、光滑，鱼鳞纹清晰可见，无焊接缺陷，最终获得钽元素均匀分布，高质量，高效率的焊接接头。拉伸断裂位置为母材区，焊缝冲击韧性值与母材相近，充分满足了其使用性能要求。

实施例9：

7.5mm厚clf-1钢板的矩形坡口对接形式，坡口宽度0.5mm(坡口深度3mm)，钝边高度为6.5mm，采用夹具将试板夹紧，保证对接面预紧力在10n，并用激光功率为2kw，出光时间为500ms，离焦量为10mm将焊缝背面进行首、中、尾三处点焊固定，将粒度为φ50μm的球状钽粉放入带有酒精器皿中稀释，采用刮刀将稀释的钽粉放入矩形坡口内，并用压板用力压平压实，去除粉末间隙，将其整体放入加热炉加热至200℃(保温1小时)，使酒精完全挥发，焊接工艺参数如下：激光功率10kw、焊接速度3m/min、离焦量为(-3)mm、正部保护气流量15l/min、背部保护气流量30l/min，焊接过程稳定，在保护气作用下的焊缝正背表面光亮、平整、光滑，鱼鳞纹清晰可见，无焊接缺陷，最终获得钽元素均匀分布，高质量，高效率的焊接接头。拉伸断裂位置为母材区，焊缝冲击韧性值与母材相近，充分满足了其使用性能要求。

实施例10：

10mm厚clf-1钢板的矩形坡口对接形式，坡口宽度0.8mm(坡口深度3.5mm)，钝边高度为6.5mm，采用夹具将试板夹紧，保证对接面预紧力在10n，并用激光功率为2.5kw，出光时间为300ms，离焦量为8mm将焊缝背面进行首、中、尾三处点焊固定，将粒度为φ50μm的球状钽粉放入带有酒精器皿中稀释，采用刮刀将稀释的钽粉放入矩形坡口内，并用压板用力压平压实，去除粉末间隙，将其整体放入加热炉加热至200℃(保温1小时)，使酒精完全挥发，焊接工艺参数如下：激光功率9kw、焊接速度3m/min、离焦量为(-3)mm、正部保护气流量15l/min、背部保护气流量30l/min，焊接过程稳定，在保护气作用下的焊缝正背表面光亮、平整、光滑，鱼鳞纹清晰可见，无焊接缺陷，最终获得钽元素均匀分布，高质量，高效率的焊接接头。拉伸断裂位置为母材区，焊缝冲击韧性值与母材相近，充分满足了其使用性能要求。

实施例11：

10mm厚clf-1钢板的矩形坡口对接形式，坡口宽度0.6mm(坡口深度3mm)，钝边高度为6.5mm，采用夹具将试板夹紧，保证对接面预紧力在10n，并用激光功率为2kw，出光时间为500ms，离焦量为10mm将焊缝背面进行首、中、尾三处点焊固定，将粒度为φ50μm的球状钽粉放入带有酒精器皿中稀释，采用刮刀将稀释的钽粉放入矩形坡口内，并用压板用力压平压实，去除粉末间隙，将其整体放入加热炉加热至200℃(保温1小时)，使酒精完全挥发，焊接工艺参数如下：激光功率10kw、焊接速度3m/min、离焦量为(-3)mm、正部保护气流量21l/min、背部保护气流量27l/min，焊接过程稳定，在保护气作用下的焊缝正背表面光亮、平整、光滑，鱼鳞纹清晰可见，无焊接缺陷，最终获得钽元素均匀分布，高质量，高效率的焊接接头。拉伸断裂位置为母材区，焊缝冲击韧性值与母材相近，充分满足了其使用性能要求。