CN113814550A - 一种锆及锆合金与不锈钢扩散连接的方法 - Google Patents

一种锆及锆合金与不锈钢扩散连接的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锆及锆合金与不锈钢扩散连接的方法，包括试样加工：将待焊Zr‑3及316L的待焊面加工；表面清理：对Zr‑3及316L待焊表面进行清理及烘干，并对中间层材料Ti箔进行清理及烘干；焊件装配：将清洗烘干后的待焊试件Ti箔位于中间，Zr‑3及316L分布两侧，并在焊件四周进行点焊固定；装炉：在与待焊试件Zr‑3及316L接触的两块石墨块表面涂覆阻焊剂，并将装配并点焊固定好的待焊试件、石墨块组装在真空扩散焊机的工作平台上；焊接：保持待焊试件与扩散焊机上下压头轴向对中，对待焊试件施加压力，分三次进行保温保压，进行扩散连接。本发明工序流程简单、成本低、可操作性强、重复性良好。

Description

一种锆及锆合金与不锈钢扩散连接的方法
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种锆及锆合金与不锈钢扩散连接的方法。
背景技术
锆及锆合金具有中子吸收截面小、导热率高、高温力学性能好、加工性能优以及良好的抗腐蚀性等综合性能，被广泛用于核反应堆工程、能源、化工行业。不锈钢具有耐腐蚀性能优、强度高、成本低以及优良的加工和焊接性能，是工程上使用最为广泛的金属材料之一。由于锆及其合金材料成本较高，因此常被用作功能材料，而结构支撑以及其他服役环境相对较好的工况常常采用成本低廉的不锈钢材料。因此在核反应堆工程中不可避免的面临大量的锆及锆合金与不锈钢连接问题。此外，由于核能、化工行业特殊的服役工况，通常要求锆及锆合金与不锈钢连接结构能够承受一定温度、酸碱介质甚至是放射性辐照的考验。
扩散连接是一种精密的固相连接方法，是通过在一定温度和压力条件下，保温一定时间，使接触面原子发生相互扩散，达到冶金结合的焊接方法。
异种材料在扩散连接过程的温度循环中，由于两种材料热膨胀性能的差异造成变形不协调影响扩散连接接头质量。此外，Zr-Fe二元金属体系，存在多种金属间化合物，如Fe2Zr、FeZr2、FeZr3等，脆性金属间化合物易造成焊接接头的力学性能恶化、腐蚀性能差。
CN 102218592 A《一种钛或钛合金与不锈钢的扩散焊方法》提出采用与焊接工件材质相同的板材叠焊出层状金属复合材料作为结构中间层。工艺复杂，加工要求高，操作难度大。CN 102441732 A《一种扩散焊接的方法及焊件》提出在焊件的表面镀含有镍和磷的镀镍层以此降低扩散焊接温度，但是接头中引入镍、磷等元素易造成焊接接头耐腐蚀性能下降。CN 106808078 A《一种异种金属的扩散焊接方法》提出采用外侧限位及内撑工装对待焊接件进行径向热膨胀约束，一定程度上改善了铝合金与不锈钢异种材料扩散连接变形，但是焊后残余应力大。
2006年西南交通大学硕士学位论文“Zr-4合金与316L不锈钢真空扩散连接的研究”、2017年在《热加工工艺》上发表的文献“Zr-4合金与316-SS不锈钢真空扩散焊工艺研究”分别采用银箔、纯Ni作为中间层对锆合金与不锈钢进行扩散连接。一定程度上改善了Fe-Zr脆性金属间化合物的生成，但是Ag或Ni层的加入，在酸性腐蚀介质中会加速接头的腐蚀，无法满足接头耐酸性腐蚀介质的需求。
目前尚未有通过Ti中间层Zr-3与316L扩散连接方法的研究，鉴于此特提出本发明。
发明内容
本发明目的在于提供一种锆及锆合金与不锈钢扩散连接的方法，该方法通过采用Ti(钛)箔作为中间层，实现了锆(Zr)及锆合金与不锈钢异种材料扩散连接，连接界面连续致密、焊合情况良好，无裂纹、气孔等缺陷，且经过酸性腐蚀介质的考核。本发明解决了锆及锆合金与不锈钢异种材料优质高效连接的难题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种锆及锆合金与不锈钢扩散连接的方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、试样加工：将待焊Zr-3锆合金及316L不锈钢材料的待焊面加工至表面粗糙度小于等于预设值；
步骤二、表面清理：对Zr-3锆合金及316L不锈钢材料待焊表面进行清洗除油处理及烘干，并对中间层材料Ti箔进行清理及烘干；
步骤三、焊件装配：将清洗烘干后的待焊试件Zr-3锆合金、Ti箔、316L不锈钢材料按顺序叠放，即Ti箔位于中间，Zr-3锆合金及316L不锈钢材料分布两侧，并在焊件四周进行点焊固定；
步骤四、装炉：在与待焊试件Zr-3锆合金及316L不锈钢材料接触的两块石墨块表面涂覆阻焊剂，并将步骤三装配并点焊固定好的待焊试件(Zr-3锆合金、Ti箔、316L不锈钢材料)、石墨块组装在真空扩散焊机的工作平台上；
步骤五、焊接：保持待焊试件与扩散焊机上下压头轴向对中，对待焊试件施加压力，使得Zr-3锆合金、Ti箔、316L不锈钢材料紧密贴合，分三次进行保温保压，进行扩散连接。
工作原理是：本发明设计了一种锆及锆合金与不锈钢异种材料扩散连接的方法，本发明采用添加Ti(钛)中间层阻止Zr、Fe、Ni等元素直接扩散形成Zr-Fe、Zr-Ni脆性金属间化合物，提高接头性能，尤其有利于提高焊接接头在酸洗介质条件下的耐腐蚀性能。创新性提出在惰性气体保护的手套箱中进行焊件的装配点固，可减少界面O、N等元素的引入有利于扩散界面的结合。此外，根据Zr-3、316L材料热物理性能特点，在扩散连接升温阶段采用三次保温保压，降温阶段一次保温保压的方式，保持待焊件在相对较弱的径向约束下自适应协调变形，提高扩散连接质量降低焊接接头应力。
具体步骤包括试样加工、表面清理、焊件装配、装炉、扩散焊接。本发明Zr-3锆合金及316L异种材料扩散连接中间层为Ti箔，采用Ti箔作为中间层进行Zr-3锆合金、316L不锈钢扩散连接，可抑制Zr-Fe之间形成脆性金属间化合物提高焊接接头力学性能，同时可提高焊接接头在酸洗介质条件下的耐腐蚀性能。清洗烘干后的待焊Zr-3锆合金、Ti箔、316L不锈钢试样在惰性气体保护的手套箱中进行装配点焊固定，可防止后续加压过程中试样滑移，防止Zr-3锆合金、Ti箔氧化，有利于扩散连接界面的结合。扩散焊接分三次进行保温保压有利于缓解异种材料变形不协调问题，同时释放焊后接头残余应力。
本发明工序流程简单、成本低、可操作性强、重复性良好，可在核工程领域及其他锆合金和不锈钢异种材料连接构件中推广应用，应用前景良好。
进一步的，步骤一中表面粗糙度的预设值为0.8μm。
进一步的，步骤一中待焊Zr-3锆合金试块的待焊表面采用专用金刚石磨轮进行精磨加工，同时磨削过程中应尤其注重冷却并及时清理磨轮上的残留碎屑，避免Zr-3锆合金加工过程中表面氧化及划伤。
进一步的，步骤二中所述Ti箔厚度为10～30um。
进一步的，步骤二中待焊Zr-3锆合金、Ti箔、316L不锈钢材料的清洗首先采用碱性清洗剂超声清洗，时间≥15min，去除材料表面上附着的油污等污染物；随后采用去离子水进行冲洗；最后采用无水乙醇超声清洗脱水，时长≥15min，再用真空烘箱进行烘干，烘干温度100～150℃，烘干时间30min～60min。
进一步的，步骤三中对待焊试件Zr-3锆合金、Ti箔、316L不锈钢材料进行精确装配，Zr-3锆合金、Ti箔、316L不锈钢材料大小形状应相同，直径范围
Figure BDA0003321250420000031
且应控制装配时Zr-3锆合金、Ti箔、316L不锈钢材料之间的错边量≤0.5mm。
进一步的，步骤三装配待焊试件在充惰性气体(Ar、He)保护的手套箱中进行装配；并在圆柱试样圆周面四周(12点、3点、6点、9点位置)采用TIG点焊固定，防止后续步骤中发生相对位移，保证扩散加压时受力均匀。
进一步的，步骤四中待焊试件精确装配并点焊固定的待焊试件Zr-3锆合金、Ti箔、316L不锈钢材料采用装配机构进行组装；
所述装配机构包括上压头、上工装板、石墨块、下工装板及下压头，装配时包括依次进行如下步骤：将下压头放置在扩散焊机的工作平台上，将涂覆有阻焊剂的下工装板放置在下压头上，然后将石墨块放置在下工装板上，将精确装配并点焊固定的待焊试件放置于石墨块上，将涂覆有阻焊剂的石墨块放置于待焊试件上，然后将上工装板放置在石墨块上，并保持与下工装板对齐，最后将上压头放置在上工装板上；
其中，上压头、下压头起施加压力的作用，上工装板、下工装板主要起传递压力的作用，并保证待焊试样受力均匀，石墨块起支撑和调节高度的作用；采用该组装方式可保证扩散连接压力施加时的均匀和垂直，以保证扩散连接效果。
进一步的，步骤五中进行扩散连接的温度为720℃～950℃，扩散连接压力为10MPa～20MPa，保温时间为45min～90min。
进一步的，为保证待焊Zr-3、316L试样温度均匀且达到设定温度，步骤五在进行扩散连接分三级升温至指定温度值，每级升温均为匀速升温；其中，第一级升温从室温升至300℃，升温速率8℃/min，并在300℃下保温30min；第二级升温从300℃升至700℃，升温速率6℃/min，并在700℃下保温30min；第三级升温从700℃升至扩散温度(720℃～950℃)，升温速率5℃/min；升温至指定温度时加压至指定压力值(10MPa～20MPa)，并保温一定时间(30min～70min)，随后随炉冷却至550℃保温30min，然后随炉冷却至室温出炉。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明采用Ti箔作为中间层进行Zr-3锆合金、316L不锈钢扩散连接，有利于抑制Zr-Fe之间形成脆性金属间化合物，提高焊接接头力学性能。此外，相较于现有技术，有利于提高焊接接头在酸洗介质条件下的耐腐蚀性能。
2、本发明对清洗烘干后的待焊Zr-3锆合金、Ti箔、316L不锈钢试样在惰性气体保护的手套箱中进行装配点焊固定，防止后续加压过程中试样滑移。同时防止Zr-3锆合金、Ti箔氧化，有利于扩散连接界面的结合。
3、本发明采用在300℃温度时，5MPa预压，促使Zr-3锆合金、Ti箔、316L不锈钢界面紧密贴合，有利于原子扩散。升温阶段采用三次保温保压，有利于缓解异种材料间热膨胀系数差异造成的变形不协调对扩散界面的影响，提高扩散连接质量。降温阶段采用炉冷至550℃保温一定时间后再炉冷至室温出炉，有助于释放焊接接头应力，改善接头性能。
4、本发明工序流程简单、成本低、可操作性强、重复性良好，可在核工程领域及其他锆合金和不锈钢异种材料连接构件中推广应用，应用前景良好。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明一种锆及锆合金与不锈钢扩散连接的方法的工艺流程图。
图2为本发明装配机构的焊件装配示意图。
图3为本发明扩散连接过程温度曲线图。
图4为本发明不锈钢/Ti/Zr-3扩散连接界面金相图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1、上压头；2、上工装板；3、石墨块；4、下工装板；5、下压头；6、待焊试件；61、Zr-3锆合金；62、Ti箔；63、316L不锈钢材料；7、点固焊点。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示，本发明一种锆及锆合金与不锈钢扩散连接的方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、试样加工：将待焊Zr-3锆合金及316L不锈钢材料的待焊面加工至表面粗糙度小于等于预设值；
步骤二、表面清理：对Zr-3锆合金及316L不锈钢材料待焊表面进行清洗除油处理及烘干，并对中间层材料Ti箔进行清理及烘干；
步骤三、焊件装配：将清洗烘干后的待焊试件Zr-3锆合金、Ti箔、316L不锈钢材料按顺序叠放，即Ti箔位于中间，Zr-3锆合金及316L不锈钢材料分布两侧，并在焊件四周进行点焊固定；
步骤四、装炉：在与待焊试件Zr-3锆合金及316L不锈钢材料接触的两块石墨块表面涂覆阻焊剂，并将步骤三装配并点焊固定好的待焊试件(Zr-3锆合金、Ti箔、316L不锈钢材料)、石墨块组装在真空扩散焊机的工作平台上；
步骤五、焊接：保持待焊试件与扩散焊机上下压头轴向对中，对待焊试件施加压力，使得Zr-3锆合金、Ti箔、316L不锈钢材料紧密贴合，分三次进行保温保压，进行扩散连接。
具体实施时：一种锆及锆合金与不锈钢扩散连接的方法，包括依次进行的以下步骤：将待焊Zr-3锆合金、316L试样连接表面加工至指定粗糙度、截取Ti箔使其与Zr-3锆合金及316L待连接面尺寸一致、对待焊材料进行清理烘干、手套箱中进行装配点固、装炉进行扩散连接得到焊接接头。其中，所述Ti箔厚度为10～30um。
加工Zr-3锆合金、316L试样采用专用金刚石磨轮进行精磨，同时磨削过程中应尤其注意冷却并及时清理磨轮上的残留碎屑，避免Zr-3合金精磨表面氧化及划伤，将待焊Zr-3锆合金、316L的扩散连接表面加工至粗糙度优于0.8μm。
待焊Zr-3锆合金、Ti箔、316L试样表面清理的具体步骤为：首先采用碱性清洗剂超声清洗，时间20min，去除材料表面上附着的油污，随后采用去离子水进行冲洗，最后采用无水乙醇超声清洗脱水，时长15min，再用真空烘箱进行烘干，烘干温度120±5℃，烘干时间45min。
手套箱中进行装配点固具体步骤为：从烘箱中取出待焊试样放入手套箱中，关闭舱门开启真空泵组，当真空度达到5Pa时，向舱内充入Ar气平衡压差，对两块待焊试样进行精确装配，待焊Zr-3锆合金、Ti箔、316L连接面尺寸应相同，且装配后错边量控制在0.5mm以内，在圆柱状试样四周采用TIG点焊方式进行固定。
装配待焊试件在充惰性气体(Ar、He)保护的手套箱中进行装配；并在圆柱试样圆周面四周(12点、3点、6点、9点位置)采用TIG点焊固定，防止后续步骤中发生相对位移，保证扩散加压时受力均匀。
待焊试件精确装配并点焊固定的待焊试件Zr-3锆合金61、Ti箔62、316L 63不锈钢材料采用装配机构进行组装；如图2所示，所述装配机构包括上压头1、上工装板2、石墨块3、下工装板4及下压头5，装配时包括依次进行如下步骤：将下压头5放置在扩散焊机的工作平台上，将涂覆有阻焊剂的下工装板4放置在下压头5上，然后将石墨块3放置在下工装板4上，将精确装配并点焊固定的待焊试件6放置于石墨块3上，将涂覆有阻焊剂的石墨块3放置于待焊试件6上，然后将上工装板2放置在石墨块3上，并保持与下工装板4对齐，最后将上压头1放置在上工装板2上；点固焊点7见图2中的标记。
其中，上压头1、下压头5起施加压力的作用，上工装板2、下工装板4主要起传递压力的作用，并保证待焊试样受力均匀，石墨块3起支撑和调节高度的作用；采用该组装方式一方面可保证扩散连接压力施加时的均匀和垂直，以保证扩散连接效果。
进行扩散连接的温度为720℃～950℃，扩散连接压力为10MPa～20MPa，保温时间为45min～90min。进一步的，为保证待焊Zr-3、316L试样温度均匀且达到设定温度，步骤五在进行扩散连接分三级升温至指定温度值，每级升温均为匀速升温；如图3所示，第一级升温从室温升至300℃，升温速率8℃/min，并在300℃下保温30min；第二级升温从300℃升至700℃，升温速率6℃/min，并在700℃下保温30min；第三级升温从700℃升至扩散温度(720℃～950℃)，升温速率5℃/min；升温至指定温度时加压至指定压力值(10MPa～20MPa)，并保温一定时间(30min～70min)，随后随炉冷却至550℃保温30min，然后随炉冷却至室温出炉。
装炉的具体步骤为：在上下工装板、石墨块表面涂覆止焊剂，然后按上压头、上工装板、石墨块、装配好的待焊试样、石墨块、下工装板及下压头的顺序依次叠放。扩散连接得到焊接接头的具体步骤为：装炉完成后通过上下压头对待焊试件施加3MPa预压力压紧固定，然后关闭舱门，开启真空泵组，当舱内真空度达到5×10-2Pa时，加热进行扩散连接。在进行扩散连接前分三级升温至指定温度，第一级以8℃/min的升温速率从室温升至300℃，并在300℃下保温30min；第二级以6℃/min的升温速率从300℃升至700℃，并在700℃下保温30min；第三级以5℃/min的升温速率从700℃升至820℃，升温至指定温度时加压至15MPa，并保温60min，随后随炉冷却至550℃保温30min后随炉冷却至室温出炉。
焊后采用超声波对本实施例的扩散连接界面质量进行检测，经检测，未发现有任何缺陷的回声波，扩散连接界面结合良好。
工作原理是：本发明设计了一种锆及锆合金与不锈钢异种材料扩散连接的方法，本发明采用添加Ti(钛)中间层阻止Zr、Fe、Ni等元素直接扩散形成Zr-Fe、Zr-Ni脆性金属间化合物，提高接头性能，尤其有利于提高焊接接头在酸洗介质条件下的耐腐蚀性能。创新性提出在惰性气体保护的手套箱中进行焊件的装配点固，可减少界面O、N等元素的引入有利于扩散界面的结合。此外，根据Zr-3、316L材料热物理性能特点，在扩散连接升温阶段采用三次保温保压，降温阶段一次保温保压的方式，保持待焊件在相对较弱的径向约束下自适应协调变形，提高扩散连接质量降低焊接接头应力。
具体步骤包括试样加工、表面清理、焊件装配、装炉、扩散焊接。本发明Zr-3锆合金及316L异种材料扩散连接中间层为Ti箔，采用Ti箔作为中间层进行Zr-3锆合金、316L不锈钢扩散连接，可抑制Zr-Fe之间形成脆性金属间化合物提高焊接接头力学性能，同时可提高焊接接头在酸洗介质条件下的耐腐蚀性能。清洗烘干后的待焊Zr-3锆合金、Ti箔、316L不锈钢试样在惰性气体保护的手套箱中进行装配点焊固定，可防止后续加压过程中试样滑移，防止Zr-3锆合金、Ti箔氧化，有利于扩散连接界面的结合。扩散焊接分三次进行保温保压有利于缓解异种材料变形不协调问题，同时释放焊后接头残余应力。
本发明工序流程简单、成本低、可操作性强、重复性良好，可在核工程领域及其他锆合金和不锈钢异种材料连接构件中推广应用，应用前景良好。
实施例2
如图1至图4所示，本实施例与实施例1的区别在于，采用与实施例1一致的工艺进行Zr-3、316L真空扩散连接，扩散温度为900℃，扩散连接压力为12MPa，其他，其他条件与实施例1一样。焊后采用超声波对本实施例的扩散连接界面质量进行检测，经检测，未发现有任何缺陷的回声波，扩散连接界面结合良好。
实施例3
如图1至图4所示，本实施例与实施例1的区别在于，采用与实施例1一致的工艺进行Zr-3、316L真空扩散连接，扩散温度为950℃，扩散连接压力为10MPa，其他，其他条件与实施例1一样。焊后采用超声波对本实施例的扩散连接界面质量进行检测，经检测，未发现有任何缺陷的回声波，扩散连接界面结合良好。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明采用Ti箔作为中间层进行Zr-3锆合金、316L不锈钢扩散连接，有利于抑制Zr-Fe之间形成脆性金属间化合物，提高焊接接头力学性能。此外，相较于现有技术，有利于提高焊接接头在酸洗介质条件下的耐腐蚀性能。
2、本发明对清洗烘干后的待焊Zr-3锆合金、Ti箔、316L不锈钢试样在惰性气体保护的手套箱中进行装配点焊固定，防止后续加压过程中试样滑移。同时防止Zr-3锆合金、Ti箔氧化，有利于扩散连接界面的结合。
3、本发明采用在300℃温度时，5MPa预压，促使Zr-3锆合金、Ti箔、316L不锈钢界面紧密贴合，有利于原子扩散。升温阶段采用三次保温保压，有利于缓解异种材料间热膨胀系数差异造成的变形不协调对扩散界面的影响，提高扩散连接质量。降温阶段采用炉冷至550℃保温一定时间后再炉冷至室温出炉，有助于释放焊接接头应力，改善接头性能。
4、本发明工序流程简单、成本低、可操作性强、重复性良好，可在核工程领域及其他锆合金和不锈钢异种材料连接构件中推广应用，应用前景良好。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锆及锆合金与不锈钢扩散连接的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、试样加工：将待焊Zr-3合金及316L材料的待焊面加工至表面粗糙度小于等于预设值；
步骤二、表面清理：对Zr-3合金及316L材料待焊表面进行清洗除油处理及烘干，并对中间层材料Ti箔进行清理及烘干；
步骤三、焊件装配：将清洗烘干后的待焊试件Zr-3合金、Ti箔、316L材料按顺序叠放，即Ti箔位于中间，Zr-3合金及316L材料分布两侧，并在焊件四周进行点焊固定；
步骤四、装炉：在与待焊试件Zr-3合金及316L材料接触的两块石墨块表面涂覆阻焊剂，并将步骤三装配并点焊固定好的待焊试件、石墨块组装在真空扩散焊机的工作平台上；
步骤五、焊接：保持待焊试件与扩散焊机上下压头轴向对中，对待焊试件施加压力，使得Zr-3合金、Ti箔、316L材料紧密贴合，分三次进行保温保压，进行扩散连接。
2.根据权利要求1所述的一种锆及锆合金与不锈钢扩散连接的方法，其特征在于，步骤一中表面粗糙度的预设值为0.8μm。
3.根据权利要求1所述的一种锆及锆合金与不锈钢扩散连接的方法，其特征在于，步骤一中待焊Zr-3合金试块的待焊表面采用专用金刚石磨轮进行精磨加工，同时磨削过程中注重冷却并及时清理磨轮上的残留碎屑。
4.根据权利要求1所述的一种锆及锆合金与不锈钢扩散连接的方法，其特征在于，步骤二中所述Ti箔厚度为10～30um。
5.根据权利要求1所述的一种锆及锆合金与不锈钢扩散连接的方法，其特征在于，步骤二中待焊Zr-3合金、Ti箔、316L材料的清洗首先采用碱性清洗剂超声清洗，时间≥15min，去除材料表面上附着的污染物；随后采用去离子水进行冲洗；最后采用无水乙醇超声清洗脱水，时长≥15min，再用真空烘箱进行烘干，烘干温度100～150℃，烘干时间30min～60min。
6.根据权利要求1所述的一种锆及锆合金与不锈钢扩散连接的方法，其特征在于，步骤三中对待焊试件Zr-3合金、Ti箔、316L材料进行精确装配，Zr-3合金、Ti箔、316L材料大小形状相同，直径范围
Figure FDA0003321250410000011
且控制装配时Zr-3合金、Ti箔、316L材料之间的错边量≤0.5mm。
7.根据权利要求1或6所述的一种锆及锆合金与不锈钢扩散连接的方法，其特征在于，步骤三装配待焊试件在充惰性气体保护的手套箱中进行装配，惰性气体包括Ar、He；并在圆柱试样圆周面四周采用TIG点焊固定；圆柱试样圆周面四周包括12点、3点、6点、9点位置。
8.根据权利要求1所述的一种锆及锆合金与不锈钢扩散连接的方法，其特征在于，步骤四中待焊试件精确装配并点焊固定的待焊试件Zr-3合金、Ti箔、316L材料采用装配机构进行组装；
所述装配机构包括上压头、上工装板、石墨块、下工装板及下压头，装配时包括依次进行如下步骤：将下压头放置在扩散焊机的工作平台上，将涂覆有阻焊剂的下工装板放置在下压头上，然后将石墨块放置在下工装板上，将精确装配并点焊固定的待焊试件放置于石墨块上，将涂覆有阻焊剂的石墨块放置于待焊试件上，然后将上工装板放置在石墨块上，并保持与下工装板对齐，最后将上压头放置在上工装板上。
9.根据权利要求1所述的一种锆及锆合金与不锈钢扩散连接的方法，其特征在于，步骤五中进行扩散连接的温度为720℃～950℃，扩散连接压力为10MPa～20MPa，保温时间为45min～90min。
10.根据权利要求9所述的一种锆及锆合金与不锈钢扩散连接的方法，其特征在于，步骤五在进行扩散连接分三级升温至指定温度值，每级升温均为匀速升温；其中，第一级升温从室温升至300℃，升温速率8℃/min，并在300℃下保温30min；第二级升温从300℃升至700℃，升温速率6℃/min，并在700℃下保温30min；第三级升温从700℃升至扩散温度，扩散温度为720℃～950℃，升温速率5℃/min；升温至指定温度时加压至指定压力值，指定压力值为10MPa～20MPa，并保温一定时间30min～70min，随后随炉冷却至550℃保温30min，然后随炉冷却至室温出炉。
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