Spájkovanie superzliatin
(1) Charakteristiky spájkovania superzliatiny možno rozdeliť do troch kategórií: na báze niklu, na báze železa a na báze kobaltu.Majú dobré mechanické vlastnosti, odolnosť proti oxidácii a korózii pri vysokých teplotách.Zliatina na báze niklu je v praktickej výrobe najpoužívanejšia.
Superzliatina obsahuje viac Cr a pri zahrievaní sa na povrchu vytvára ťažko odstrániteľný oxidový film Cr2O3.Superzliatiny na báze niklu obsahujú Al a Ti, ktoré pri zahriatí ľahko oxidujú.Primárnym problémom pri spájkovaní je preto zabrániť alebo znížiť oxidáciu superzliatin počas zahrievania a odstrániť oxidový film.Pretože bórax alebo kyselina boritá v tavive môžu spôsobiť koróziu základného kovu pri teplote spájkovania, bór vyzrážaný po reakcii môže preniknúť do základného kovu, čo vedie k medzikryštalickej infiltrácii.Pre zliatiny na báze liateho niklu s vysokým obsahom Al a Ti nesmie byť stupeň vákua v horúcom stave počas spájkovania menší ako 10-2 ~ 10-3pa, aby sa zabránilo oxidácii na povrchu zliatiny počas zahrievania.
Pre zliatiny na báze niklu spevnené roztokom a precipitáciou spevnené by mala byť teplota spájkovania v súlade s teplotou zahrievania pri spracovaní roztokom, aby sa zabezpečilo úplné rozpustenie prvkov zliatiny.Teplota spájkovania je príliš nízka a zliatinové prvky sa nedajú úplne rozpustiť;Ak je teplota spájkovania príliš vysoká, zrno základného kovu narastie a vlastnosti materiálu sa neobnovia ani po tepelnom spracovaní.Teplota tuhého roztoku liatych základných zliatin je vysoká, čo vo všeobecnosti neovplyvní vlastnosti materiálu v dôsledku príliš vysokej teploty spájkovania.
Niektoré superzliatiny na báze niklu, najmä zliatiny spevnené precipitáciou, majú tendenciu praskať pod napätím.Pred spájkovaním sa musí úplne odstrániť napätie vznikajúce pri tomto procese a tepelné napätie by sa malo počas spájkovania minimalizovať.
(2) Spájkovací materiál zliatina na báze niklu môže byť spájkovaná so striebornou bázou, čistou meďou, niklovou bázou a aktívnou spájkou.Ak pracovná teplota spoja nie je vysoká, môžu sa použiť materiály na báze striebra.Existuje mnoho druhov spájok na báze striebra.Aby sa znížilo vnútorné napätie pri spájkovaní, je najlepšie zvoliť spájku s nízkou teplotou tavenia.Tavidlo Fb101 je možné použiť na spájkovanie s prídavným kovom na báze striebra.Tavidlo Fb102 sa používa na tvrdé spájkovanie precipitáciou spevnenej superzliatiny s najvyšším obsahom hliníka a pridáva sa 10 % až 20 % kremičitanu sodného alebo taviva hliníka (ako je fb201).Keď teplota spájkovania presiahne 900 ℃, musí sa zvoliť tok fb105.
Pri spájkovaní vo vákuu alebo v ochrannej atmosfére možno ako spájkovací kov použiť čistú meď.Teplota spájkovania je 1100 ~ 1150 ℃ a spoj nespôsobí praskanie v dôsledku napätia, ale pracovná teplota nesmie prekročiť 400 ℃.
Spájkovací kov na báze niklu je najbežnejšie používaným spájkovacím kovom v superzliatinách, pretože má dobré vlastnosti pri vysokých teplotách a nedochádza k praskaniu napätím počas spájkovania.Hlavnými zliatinovými prvkami v spájke na báze niklu sú Cr, Si, B a malé množstvo spájky obsahuje aj Fe, W atď. B do základného kovu a zväčšiť interval teploty tavenia.Je to spájkovací prídavný kov na spájkovanie vysokoteplotných pracovných častí a lopatiek turbíny.Tekutosť spájky s obsahom W sa však zhoršuje a medzera v spoji sa ťažko kontroluje.
Aktívny difúzny prídavný kov neobsahuje prvok Si a má vynikajúcu odolnosť proti oxidácii a odolnosť proti vulkanizácii.Teplotu spájkovania je možné zvoliť od 1150 ℃ do 1218 ℃ podľa typu spájky.Po spájkovaní je možné získať spájkovaný spoj s rovnakými vlastnosťami ako základný kov po difúznej úprave 1066 ℃.
(3) Proces spájkovania zliatiny na báze niklu môže použiť spájkovanie v peci s ochrannou atmosférou, vákuové spájkovanie a prechodné pripojenie kvapalnej fázy.Pred spájkovaním je potrebné povrch odmastiť a odstrániť oxidy leštením brúsnym papierom, leštením plstených kotúčov, drhnutím acetónom a chemickým čistením.Pri výbere parametrov procesu spájkovania je potrebné poznamenať, že teplota ohrevu by nemala byť príliš vysoká a čas spájkovania by mal byť krátky, aby sa zabránilo silnej chemickej reakcii medzi tavivom a základným kovom.Aby sa zabránilo praskaniu základného kovu, časti spracované za studena sa pred zváraním zbavia napätia a zahrievanie zvárania musí byť čo najrovnomernejšie.V prípade precipitáciou spevnených superzliatin sa diely najskôr podrobia spracovaniu v tuhom roztoku, potom sa spájkujú pri teplote o niečo vyššej ako pri spevnení starnutím a nakoniec sa opracujú starnutím.
1) Spájkovanie v peci s ochrannou atmosférou Spájkovanie v peci s ochrannou atmosférou vyžaduje vysokú čistotu ochranného plynu.Pre superzliatiny s w (AL) a w (TI) menej ako 0,5 %, musí byť rosný bod nižší ako -54 °C, ak sa použije vodík alebo argón.Keď sa obsah Al a Ti zvýši, povrch zliatiny pri zahrievaní stále oxiduje.Musia sa prijať nasledujúce opatrenia;Pridajte malé množstvo taviva (napríklad fb105) a odstráňte oxidový film tavidlom;Na povrch dielov je nanesený povlak s hrúbkou 0,025 ~ 0,038 mm;Spájku vopred nastriekajte na povrch spájkovaného materiálu;Pridajte malé množstvo toku plynu, ako je fluorid boritý.
2) Vákuové spájkovanie Vákuové spájkovanie sa široko používa na dosiahnutie lepšieho ochranného účinku a kvality spájkovania.V tabuľke 15 sú uvedené mechanické vlastnosti typických spojov superzliatin na báze niklu.Pre superzliatiny s w (AL) a w (TI) menej ako 4% je lepšie galvanicky naniesť na povrch vrstvu niklu s hrúbkou 0,01 ~ 0,015 mm, hoci zmáčanie spájky je možné zabezpečiť bez špeciálnej predúpravy.Keď w (AL) a w (TI) presiahne 4 %, hrúbka niklového povlaku musí byť 0,020,03 mm.Príliš tenký náter nemá ochranný účinok a príliš hrubý náter znižuje pevnosť spoja.Diely, ktoré sa majú zvárať, môžu byť tiež umiestnené v boxe na vákuové spájkovanie.Krabica by mala byť naplnená getrom.Napríklad Zr absorbuje plyn pri vysokej teplote, ktorý môže vytvoriť lokálne vákuum v boxe, čím sa zabráni oxidácii povrchu zliatiny.
Tabuľka 15 mechanické vlastnosti vákuovo spájkovaných spojov typických superzliatin na báze niklu
Mikroštruktúra a pevnosť spájkovaného spoja Superalloy sa mení so spájkovacou medzerou a difúzna úprava po spájkovaní ďalej zvýši maximálnu prípustnú hodnotu spojovacej medzery.Ak vezmeme ako príklad zliatinu Inconel, maximálna medzera spoja Inconel spájkovaného s b-ni82crsib môže dosiahnuť 90 um po difúznom ošetrení pri 1000 °C počas 1 hodiny;Avšak pre spoje spájkované natvrdo b-ni71crsib je maximálna medzera asi 50 um po difúznom ošetrení pri 1000 ℃ počas 1 hodiny.
3) Spojenie s prechodnou kvapalnou fázou Spojenie s prechodnou kvapalnou fázou používa medzivrstvovú zliatinu (hrubú asi 2,5 ~ 100 um), ktorej bod topenia je nižší ako základný kov ako prídavný kov.Pri malom tlaku (0 ~ 0,007 mpa) a vhodnej teplote (1100 ~ 1250 ℃) sa medzivrstvový materiál najskôr roztaví a zvlhčí základný kov.V dôsledku rýchlej difúzie prvkov dochádza v spoji k izotermickému tuhnutiu za vzniku spoja.Táto metóda výrazne znižuje požiadavky na prispôsobenie povrchu základného kovu a znižuje zvárací tlak.Hlavnými parametrami spojenia prechodnej kvapalnej fázy sú tlak, teplota, doba zdržania a zloženie medzivrstvy.Použite menší tlak, aby ste udržali spojovací povrch zvarenca v dobrom kontakte.Teplota a čas ohrevu majú veľký vplyv na výkon spoja.Ak sa požaduje, aby bol spoj taký pevný ako základný kov a neovplyvnil výkon základného kovu, musia byť parametre procesu spájania vysoká teplota (napríklad ≥ 1150 ℃) a dlhý čas (napríklad 8 ~ 24 hodín). prijaté;Ak je kvalita spoja znížená alebo základný kov neodolá vysokej teplote, použije sa nižšia teplota (1100 ~ 1150 ℃) a kratší čas (1 ~ 8h).Medzivrstva bude mať ako základné zloženie spojené zloženie základného kovu a pridať rôzne chladiace prvky, ako napríklad B, Si, Mn, Nb atď. Napríklad zloženie zliatiny Udimet je ni-15cr-18,5co-4,3 al-3.3ti-5mo a zloženie medzivrstvy pre prechodné spojenie kvapalnej fázy je b-ni62.5cr15co15mo5b2.5.Všetky tieto prvky môžu znížiť teplotu topenia zliatin Ni Cr alebo Ni Cr Co na najnižšiu, ale vplyv B je najzreteľnejší.Okrem toho môže vysoká rýchlosť difúzie B rýchlo homogenizovať medzivrstvovú zliatinu a základný kov.
Čas odoslania: 13. júna 2022