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收稿：2024-06-09，
修回：2024-08-07，
纸质出版：2025-09-20
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钽是一种具有极好的耐蚀性、良好的加工性及可焊性等优异性能的难熔金属，但精炼工艺复杂，生产成本高，与异种金属的复合不但可以节约生产成本，还能使材料结构轻量化。不锈钢是一种广泛应用的结构材料，其化学性质和综合性能均较好。基于钽和不锈钢某些关键性能上的共性，将其复合极为重要。但由于二者焊接接头的强度和耐蚀性往往不理想，焊接出安全优质的复合构件成了全球共有的难题。针对这一问题，本文综述了近些年国内外研究人员关于引入中间层材料作为过渡介质来改善钽与不锈钢之间接头性能的研究，得出了不同焊接工艺对钽与不锈钢焊接接头性能及适用场合的影响，提出了相关技术和焊接工艺方面的改进方法，对钽与不锈钢焊接中添加中间层的未来研究方向进行展望，为钽与不锈钢复合构件的广泛应用提供一定的技术支持和理论指导，推动相关领域的发展与进步。
Tantalum is a refractory metal with excellent corrosion resistance
good machinability and weldability
but its refining process is complicated and the production cost is high. The composite with dissimilar metals can not only save production costs
but also make the material structure lightweight. Stainless steel is a widely used structural material
its chemical properties and comprehensive properties are good. Due to the commonality of tantalum and stainless steel in some key properties
it is extremely important to combine them. However
due to the strength and corrosion resistance of the welded joints of the two are often not ideal
welding safe and high-quality composite components has become a common problem in the world. In view of this problem
this paper reviews the study of researchers at home and abroad in recent years on the introduction of intermediate layer materials as transition media to improve the joint properties between tantalum and stainless steel
and obtains the influence of different welding processes on the properties and application occasions of tantalum and stainless steel welded joint
and puts forward the improvement methods of related technologies and welding processes. The future research direction of adding intermediate layer in the welding of tantalum and stainless steel is prospected
which provides certain technical support and theoretical guidance for the wide application of tantalum and stainless steel composite components
and promotes the development and progress of related fields.
王晖 ， 张小明 ， 李来平 ， 等 . 钽及钽合金在工业装备中的应用 ［J］. 装备制造技术 ， 2013 （ 08 ）： 115 - 117 .
WANG H ， ZHANG X M ， LI L P ， et al . Tantalum and tantalum alloy application in industrial equipment ［J］. Equipment Manufacturing Technology ， 2013 （ 08 ）： 115 - 117 .
左更 . 中国钽铌市场发展现状及未来展望 ［J］. 冶金经济与管理 ， 2023 （ 05 ）： 4 - 7 .
ZUO G . Development status and future prospect of tantalum niobium market in China ［J］. Metallurgical Economy and Management ， 2023 （ 05 ）： 4 - 7 .
陈燕飞 ， 张金祥 ， 周吉学 ， 等 . 钽的焊接技术研究进展 ［J］. 电焊机 ， 2021 ， 51 （ 01 ）： 37 - 41+65 .
CHEN Y F ， ZHANG J X ， ZHOU J X ， et al . Research progress on welding technology of tantalum ［J］. Electric Welding Machine ， 2021 ， 51 （ 01 ）： 37 - 41+65 .
Wei X ， Xia L ， Liu Z . A review of tantalum resources and its production ［J］. Transactions of Nonferrous Metals Society of China ， 2023 ， 33 （ 10 ）： 3132 - 3156 .
Zuo X ， Zhu X ， Chen J . Trade dependence net-work structure of tantalum trade goods and its effect on trade prices： An industry chain perspective ［J］. Resources Policy ， 2022 ， 79 ： 103065 .
周永强 ， 冯杉杉 ， 朱政强 . 钽与不锈钢异种材料焊接的研究进展 ［J］. 电焊机 ， 2023 ， 53 （ 01 ）： 63 - 70 .
ZHOU Y Q ， FENG S S ， ZHU Z Q . Research progress on welding of tantalum and stainless steel dissimilar materials ［J］. Electric Welding Machine ， 2023 ， 53 （ 01 ）： 63 - 70 .
Hsu P H ， Huang S Y ， Chiang C C ， et al . Dynamic friction properties of stainless steels ［J］. Dynamic Behavior of Materials ， 2016 ， 1 ： 149 - 154 .
Dong Z H ， Li Y W ， Lee B ， et al . Research status of welding technology of ferritic stainless steel ［J］. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology ， 2022 ， 118 ： 2805 - 2831 .
周春阳 ， 吴世凯 ， 肖荣诗 . 高温合金-不锈钢异种金属光纤激光焊接试验研究 ［J］. 应用激光 ， 2012 ， 32 （ 02 ）： 108 - 111 .
ZHOU C Y ， WU S K ， XIAO R S . Experimental study on laser welding of superalloy-stainless steel dissimilar metal fiber ［J］. Applied Laser ， 2012 ， 32 （ 02 ）： 108 - 111 .
Mai T A ， Spowage A C . Characterisation of dissimilar joints in laser welding of steel–kovar， copper–steel and copper–aluminium ［J］. Materials Science and Engineering：A ， 2004 ， 374 （ 1-2 ）： 224 - 233 .
韩永全 ， 孙振邦 ， 杜茂华 ， 等 . 铝合金高能束焊接及其复合焊接的研究现状 ［J］. 电焊机 ， 2020 ， 50 （ 09 ）： 221 - 231 .
HAN Y Q ， SUN Z B ， DU M H ， et al . Research status of high energy beam welding and composite welding of aluminum alloy ［J］. Electric Welding Machine ， 2020 ， 50 （ 09 ）： 221 - 231 .
王旭光 ， 杨镓溢 ， 江凯 ， 等 . 基于MATLAB的集成电路储能焊封装能量分布研究 ［J］. 电子与封装 ， 2022 ， 22 （ 01 ）： 11 - 16 .
WANG X G ， YANG J Y ， JIANG K ， et al . Research on Energy Distribution of Energy Storage Welding in Integrated Circuit Package Based on MATLAB ［J］. Electronics & Packaging ， 2022 ， 22 （ 01 ）： 11 - 16 .
崔洁 . 钎接TA2/Q235用非晶钎料研究 ［D］. 陕西 ： 西安理工大学 ， 2014 .
CUI J . Research on amorphous brazing fillers for brazing Titanium TA2 and Q235 steel ［D］. Shan Xi ： Xi'an University of Technology ， 2014 .
马雁 . Nb-1Zr合金与不锈钢焊接结合层的研究 ［D］. 北京 ： 中国原子能科学研究院 ， 2003 .
MA Y . Study of Welded Joint Layer of Nb-1Zr Alloy and Stainless Steel ［D］. Beijing ： China Institute of Atomic Energy ， 2003 .
刘玉銮 . 一种钽钨合金厚板焊接工艺分析 ［J］. 中国机械 ， 2023 （ 35 ）： 18 - 21 .
LIU Y R . Welding process analysis of a tantalum-tungsten alloy thick plate ［J］. Machine China ， 2023 （ 35 ）： 18 - 21 .
陈国庆 ， 甘展华 ， 张戈 ， 等 . 铌合金与不锈钢异种金属焊接技术研究进展 ［J］. 航空制造技术 ， 2023 ， 66 （ 19 ）： 93 - 99 .
CHEN G Q ， GAN Z H ， ZHANG G ， et al . Research progress of welding technology between niobium alloy and stainless steel dissimilar metal ［J］. Aeronautical Manufacturing Technology ， 2023 ， 66 （ 19 ）： 93 - 99 .
Okamoto H . Fe-Ta（Iron-Tantalum） ［J］. Journal of Phase Equilibria and Diffusion ， 2013 ， 34 （ 02 ）： 165 - 166 .
Okamoto H . Cr-Ta（Chromium-Tantalum） ［J］. Journal of Phase Equilibria and Diffusion ， 2006 ， 27 （ 02 ）： 199 - 199 .
马蔷 ， 陈永威 ， 王涛 ， 等 . 中间层辅助钎焊陶瓷与金属缓解残余应力研究进展 ［J］. 材料开发与应用 ， 2023 ， 38 （ 03 ）： 17 - 23 .
MA Q ， CHEN Y W ， WANG T ， et al . Progress research on the interlayer assisted brazing of ceramic and metal to relieve residual stress ［J］. Development and Application of Materials ， 2023 ， 38 （ 03 ）： 17 - 23 .
陈席国 ， 姜文雍 ， 王胜 . 陶瓷-金属钎焊接头残余热应力研究进展 ［J］. 南方农机 ， 2024 ， 55 （ 03 ）： 131 - 137 .
CHEN X G ， JIANG W Y ， WANG S . Research progress of residual thermal stress in ceramic-metal brazed joints ［J］. South Agricultural Machinery ， 2024 ， 55 （ 03 ）： 131 - 137 .
冯杉杉 . Ta/304L激光焊接接头组织与力学性能研究 ［D］. 江西 ： 南昌大学 ， 2023 .
FENG S S . Study on Microstructure and Mechanical Properties of Ta/304L Laser Welded Joint ［D］. Jiangxi ： Nanchang University ， 2023 .
Tushar S ， Mikhail I ， Evgeny T ， et al . A comprehensive review on fusion welding of high entropy alloys—Processing，microstructural evolution and mechanical properties of joints ［J］. Inter-national Journal of Lightweight Materials and Manufacture ， 2024 ， 7 （ 01 ）： 122 - 183 .
孟祥毅 . 基于元素调控的不锈钢/钽激光焊接界面行为及机理研究 ［D］. 黑龙江 ： 哈尔滨工业大学 ， 2022 .
MENG X Y . Research on Interface Behavior and Mechanism During Laser Welding of Stainless Steel to Tantalum Based on Elemental Regulation ［D］. Heilongjiang ： Harbin Institute of Technology ， 2022 .
陈祝年 ， 陈茂爱 . 焊接工程师手册 ［M］. 北京 ： 机械工业出版社 ， 2019 .
Henryk P ， Chulist R ， Mania I . Structural properties of interfacial layers in tantalum to stainless steel clad with copper interlayer produced by explosive welding ［J］. Metals ， 2020 ， 10 （ 07 ）： 3 - 18 .
杨全虎 . Ta1与0Cr18Ni9薄板的电容储能放电连接 ［D］. 陕西 ： 西安理工大学 ， 2022 .
YANG Q H . Research on Capacitor Discharge Welding of Tantalum Ta1 and 0Cr18Ni9 Sheets ［D］. Shan Xi ： Xi'an University of Technology ， 2022 .
翟秋亚 ， 刘帅宾 ， 杨全虎 ， 等 . Ta1/Ta 8 Ni 30 Cr 20 Cu 42 /0Cr18
Ni 9 储能焊接头组织与性能 ［J］. 焊接学报 ，2020， 41 （ 10 ）： 60 - 64+86 .
DI Q Y ， LIU S B ， YANG Q H ， et al . Microstructure and properties of Ta1/Ta 8 Ni 30 Cr 20 Cu 42 /0Cr18Ni9 energy storage welding joint ［J］. Transactions of the China Welding Institution ， 2020 ， 41 （ 10 ）： 60 - 64+86 .
刘蔓钦 . Ni基高温合金钎料钎焊SiC陶瓷工艺及机理研究 ［D］. 重庆 ： 重庆大学 ， 2022 .
LIU M Q . Study on Technology and Mechanism of Brazing SiC Ceramics with Ni Base Superalloy Filler Metal ［D］. Chongqing ： Chongqing University ， 2022 .
Kim W ， Jung J . Brazing process of stainless steel ［J］. Journal of Welding and Joining ， 2011 ， 29 （ 06 ）： 660 - 664 .
Diana B ， Alexey S ， Julia G ， et al . Brazing tungsten/tantalum/RAFM steel joint for DEMO by fully reduced activation brazing alloy 48Ti-48Zr-4Be ［J］. Metals ， 2021 ， 11 （ 09 ）： 4 - 15 .
刘京召 . Ta-2 .5W与0Cr18Ni9的钎焊研究［D］. 陕西 ： 西安理工大学 ， 2022 .
LIU J Z . Research on Brazing of Tantalum Alloy Ta-2 .5W and 0Cr18Ni9 Stainless Steel Plates［D］. Shan Xi ： Xi'an University of Technology ， 2022 .
王妮君 . 钽Ta1与0Cr18Ni9不锈钢的钎焊研究 ［D］. 陕西 ： 西安理工大学 ， 2019 .
WANG N J . Research on Brazing of Tantalum Ta1 and 0Cr18Ni9 Stainless Steel Plates ［D］. Shan Xi ： Xi'an University of Technology ， 2019 .
纪腾飞 . Ta1钽与S30408不锈钢的炉中钎焊研究 ［D］. 陕西 ： 西安理工大学 ， 2018 .
JI T F . Research on Vacuum Furnace Brazing of Tantalum Ta1 and S30408 Stainless Steel Plates ［D］. Shan Xi ： Xi'an University of Technology ， 2018 .
Mahmoud E ， Wang Q . Accumulative roll-bonding of aluminum alloys and composites： An overview of properties and performance ［J］. Journal of Materials Research and Technology-JMR&T ， 2022 ， 19 ： 4381 - 4403 .
Ghalehbandi S M ， Malak M ， Gupta M ， Accumulative roll bonding-A review ［J］. Applied Sciences ， 2019 ， 9 （ 17 ）： 3627 .
Zhu B Q ， Zhao Z J ， Zou J L ， et al . The influence of the arrangement for fiber laser and TIG on the hybrid welding process ［J］. Optics & Laser Technology ， 2024 ， 174 ： 110564 .
马然 ， 董皕喆 ， 吴世凯 ， 等 . 薄板钛合金光纤激光-钨极惰性气体保护焊电弧复合焊接工艺研究 ［J］. 中国激光 ， 2014 ， 41 （ 05 ）： 85 - 92 .
MA R ， DONG B Z ， WU S K ， et al . Study on fiber laser-TIG arc composite welding technology of titanium alloy sheet ［J］. Chinese Journal of Lasers ， 2014 ， 41 （ 05 ）： 85 - 92 .
Sa'ad A A ， Hashim F A ， Salim R K . Active Brazing of Tantalum-to-Tantalum ［J］. Thi-Qar University Journal for Engineering Sciences ， 2010 ， 1 ： 1 .
Wang X R ， Yu D K ， He Y M ， et al . Effect of Sn content on brazing properties of Ag based filler alloy ［J］. Mater Sci ， 2013 ， 3 ： 14 .
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