随着清洁能源需求不断增加,核电技术越来越受重视,基于引进的美国第三代非能动压水堆核电站AP1000技术,我国研发具有自主知识产权的CAP1400技术具有更大的发电功率,更优的安全水平及更高的可靠性。其核心部件屏蔽式核主泵的关键旋转部件屏蔽套是由0.4-0.7 mm厚的Hastelloy C-276超薄板焊接制造。屏蔽套需要具有高精度和超长使役性能,因此要求焊接接头具有较高的焊接质量和可靠性。本文针对激光填丝焊接接头的高周疲劳强度要求,建立工艺参数与焊缝形貌及应力分布之间的回归拟合函数,优化焊接工艺,评价焊缝高周疲劳强度并观察断口,分析断裂机理,为核主泵屏蔽套的可靠制造提供理论依据。主要研究内容如下:(1)研究焊接工艺参数对焊缝形貌影响规律。利用响应面法设计焊接试验,研究离焦量,焊接速度和送丝速度对焊缝上下倾角的影响规律,并建立函数关系。(2)研究焊接接头微观组织特征和元素分布规律。分析激光填丝焊接接头不同区域的微观组织、析出相分布及其元素组成,并分析析出相对疲劳裂纹萌生与扩展的影响。(3)有限元模拟焊接接头应力分布。利用有限元模拟软件计算焊接接头的应力分布,分析裂纹萌生位置及扩展路径。研究焊缝形貌对局部塑性变形区和疲劳裂纹萌生概率的影响,利用响应面法建立工艺参数与局部塑性变形区面积的函数关系。(4)疲劳试验及断口分析。利用升降实验法评价激光填丝焊接接头2×10~6周次的高周疲劳强度。分析疲劳断口裂纹源区、裂纹扩展区和瞬断区特征,并研究裂纹在不同阶段扩展机理。(5)裂纹萌生位置及扩展路径分析。对断口侧表面观察,分析裂纹沿板厚方向和焊接方向上裂纹扩展路径。结合焊缝形貌与组织,分析裂纹萌生位置和初期扩展的路径,并对裂纹稳定扩展阶段的路径进行分析。