Spajkanje superzlitin
(1) Lastnosti spajkanja Superzlitine lahko razdelimo v tri kategorije: na osnovi niklja, na osnovi železa in na osnovi kobalta.Imajo dobre mehanske lastnosti, odpornost proti oksidaciji in odpornost proti koroziji pri visokih temperaturah.V praktični proizvodnji se najpogosteje uporablja zlitina na osnovi niklja.
Superzlitina vsebuje več Cr, med segrevanjem pa na površini nastane oksidni film Cr2O3, ki ga je težko odstraniti.Superzlitine na osnovi niklja vsebujejo Al in Ti, ki pri segrevanju zlahka oksidirata.Zato je glavni problem med spajkanjem preprečiti ali zmanjšati oksidacijo superzlitin med segrevanjem in odstraniti oksidni film.Ker lahko boraks ali borova kislina v talilu povzročita korozijo osnovne kovine pri temperaturi spajkanja, lahko bor, ki se izloči po reakciji, prodre v osnovno kovino, kar povzroči intergranularno infiltracijo.Za ulite zlitine na osnovi niklja z visoko vsebnostjo Al in Ti stopnja vakuuma v vročem stanju med spajkanjem ne sme biti manjša od 10-2 ~ 10-3pa, da se prepreči oksidacija na površini zlitine med segrevanjem.
Za zlitine na osnovi niklja, utrjene z raztopino in z izločanjem, mora biti temperatura trdega spajkanja skladna s temperaturo segrevanja obdelave z raztopino, da se zagotovi popolno raztapljanje elementov zlitine.Temperatura spajkanja je prenizka in elementov zlitine ni mogoče popolnoma raztopiti;Če je temperatura trdega spajkanja previsoka, bo osnovno kovinsko zrno zraslo, lastnosti materiala pa se ne bodo obnovile niti po toplotni obdelavi.Temperatura trdne raztopine litih osnovnih zlitin je visoka, kar na splošno ne vpliva na lastnosti materiala zaradi previsoke temperature spajkanja.
Nekatere superzlitine na osnovi niklja, zlasti zlitine, utrjene z izločanjem, so nagnjene k pokanju pod napetostjo.Pred spajkanjem je treba napetost, ki nastane med spajkanjem, popolnoma odstraniti, toplotno obremenitev med spajkanjem pa čim bolj zmanjšati.
(2) Zlitina na osnovi niklja za trdo spajkanje se lahko spajka s srebrno bakrom, čistim bakrom, bakrom na osnovi niklja in aktivnim spajkom.Kadar delovna temperatura spoja ni visoka, se lahko uporabijo materiali na osnovi srebra.Obstaja veliko vrst spajk na osnovi srebra.Da bi zmanjšali notranjo napetost med segrevanjem spajkanja, je najbolje izbrati spajko z nizko temperaturo taljenja.Fluks Fb101 se lahko uporablja za trdo spajkanje s srebrno osnovno polnilno kovino.Fluks Fb102 se uporablja za trdo spajkanje superzlitine, utrjene s precipitacijo, z najvišjo vsebnostjo aluminija, doda pa se 10 % ~ 20 % natrijevega silikata ali aluminijevega talila (kot je fb201).Ko temperatura spajkanja preseže 900 ℃, je treba izbrati tok fb105.
Pri trdo spajkanju v vakuumu ali zaščitni atmosferi se lahko kot dodajna kovina za trdo spajkanje uporabi čisti baker.Temperatura spajkanja je 1100 ~ 1150 ℃ in spoj ne bo povzročil napetostnih razpok, vendar delovna temperatura ne sme preseči 400 ℃.
Dodatna kovina za trdo spajkanje na osnovi niklja je najpogosteje uporabljena dodajna kovina za trdo spajkanje v superzlitinah zaradi dobrega delovanja pri visokih temperaturah in brez razpok zaradi napetosti med spajkanjem.Glavni zlitinski elementi v spajkah na osnovi niklja so Cr, Si, B, majhna količina spajke pa vsebuje tudi Fe, W itd. V primerjavi z ni-cr-si-b lahko dodajna kovina b-ni68crwb za trdo spajkanje zmanjša intergranularno infiltracijo B v navadno kovino in poveča temperaturni interval taljenja.Je dodajna kovina za trdo spajkanje delovnih delov pri visokih temperaturah in turbinskih lopatic.Vendar postane fluidnost spajke, ki vsebuje W, slabša in spojno režo je težko nadzorovati.
Dodatna kovina za aktivno difuzijsko spajkanje ne vsebuje elementa Si in ima odlično odpornost proti oksidaciji in vulkanizaciji.Temperaturo spajkanja je mogoče izbrati od 1150 ℃ do 1218 ℃ glede na vrsto spajke.Po trdem spajkanju je po difuzijski obdelavi pri 1066 ℃ mogoče dobiti spajkan spoj z enakimi lastnostmi kot osnovna kovina.
(3) Zlitine na osnovi niklja lahko uporabljajo trdo spajkanje v peči z zaščitno atmosfero, vakuumsko spajkanje in prehodno povezavo tekoče faze.Pred spajkanjem je treba površino razmastiti in odstraniti oksid s poliranjem z brusnim papirjem, poliranjem polstenja, čiščenjem z acetonom in kemičnim čiščenjem.Pri izbiri parametrov procesa spajkanja je treba upoštevati, da temperatura segrevanja ne sme biti previsoka in da mora biti čas spajkanja kratek, da preprečimo močno kemično reakcijo med talilom in osnovno kovino.Da bi preprečili pokanje osnovne kovine, je treba hladno obdelane dele pred varjenjem razbremeniti, segrevanje pri varjenju pa mora biti čim bolj enakomerno.Za z izločanjem utrjene superzlitine je treba dele najprej obdelati s trdno raztopino, nato spajkati pri temperaturi, ki je nekoliko višja od obdelave za utrjevanje s staranjem, in na koncu obdelati s staranjem.
1) Spajkanje v peči z zaščitno atmosfero Trdo spajkanje v peči z zaščitno atmosfero zahteva visoko čistost zaščitnega plina.Za superzlitine z w (AL) in w (TI) manj kot 0,5 % mora biti rosišče nižje od -54 ℃, če se uporablja vodik ali argon.Ko se vsebnost Al in Ti poveča, površina zlitine pri segrevanju še vedno oksidira.Sprejeti je treba naslednje ukrepe;Dodajte majhno količino talila (kot je fb105) in odstranite oksidni film s talilom;0,025 ~ 0,038 mm debela prevleka je nanesena na površino delov;Vnaprej razpršite spajko na površino materiala, ki ga želite spajkati;Dodajte majhno količino plinskega toka, kot je borov trifluorid.
2) Vakuumsko trdo spajkanje Vakuumsko trdo spajkanje se pogosto uporablja za doseganje boljšega zaščitnega učinka in kakovosti spajkanja.Glejte tabelo 15 za mehanske lastnosti tipičnih superzlitin na osnovi niklja.Za superzlitine z w (AL) in w (TI) manj kot 4 % je bolje galvanizirati plast 0,01 ~ 0,015 mm niklja na površini, čeprav je omočenje spajke mogoče zagotoviti brez posebne predobdelave.Če w (AL) in w (TI) presegata 4 %, mora biti debelina nikljeve prevleke 0,020,03 mm.Pretanek premaz nima zaščitnega učinka, predebel nanos pa zmanjša trdnost spoja.Dele, ki jih želite zvariti, lahko postavite tudi v škatlo za vakuumsko spajkanje.Škatla mora biti napolnjena s getterjem.Na primer, Zr absorbira plin pri visoki temperaturi, ki lahko tvori lokalni vakuum v škatli in tako prepreči oksidacijo površine zlitine.
Tabela 15 mehanske lastnosti vakuumsko spajkanih spojev tipičnih superzlitin na osnovi niklja
Mikrostruktura in trdnost spajkanega spoja iz superzlitine se spreminjata s spajkalno režo, difuzijska obdelava po spajkanju pa bo dodatno povečala največjo dovoljeno vrednost spojne reže.Če vzamemo za primer zlitino Inconel, lahko največja reža spoja Inconel, spajkanega z b-ni82crsibom, doseže 90 um po difuzijski obdelavi pri 1000 ℃ za 1H;Vendar pa je za spoje, spajkane z b-ni71crsibom, največja vrzel približno 50 um po difuzijski obdelavi pri 1000 ℃ za 1H.
3) Prehodna povezava s tekočo fazo Prehodna povezava s tekočo fazo uporablja vmesno zlitino (debelo približno 2,5 ~ 100 um), katere tališče je nižje od osnovne kovine kot polnilno kovino.Pod majhnim tlakom (0 ~ 0,007 mpa) in primerno temperaturo (1100 ~ 1250 ℃) se material vmesnega sloja najprej stopi in navlaži osnovno kovino.Zaradi hitre difuzije elementov pride do izotermnega strjevanja na spoju, da nastane spoj.Ta metoda močno zmanjša zahteve glede ujemanja površine osnovne kovine in zmanjša varilni tlak.Glavni parametri prehodne tekoče faze so tlak, temperatura, zadrževalni čas in sestava vmesnega sloja.Pritiskajte manj, da bo spojna površina zvara v dobrem stiku.Temperatura in čas segrevanja močno vplivata na delovanje spoja.Če se zahteva, da je spoj tako močan kot osnovna kovina in ne vpliva na zmogljivost osnovne kovine, morajo biti parametri postopka povezovanja visoke temperature (kot je ≥ 1150 ℃) in dolg čas (kot je 8 ~ 24 ur). posvojen;Če je kakovost spoja zmanjšana ali osnovna kovina ne prenese visoke temperature, je treba uporabiti nižjo temperaturo (1100 ~ 1150 ℃) in krajši čas (1 ~ 8 ur).Vmesna plast mora vzeti povezano osnovno kovinsko sestavo kot osnovno sestavo in dodati različne hladilne elemente, kot so B, Si, Mn, Nb itd. Na primer, sestava zlitine Udimet je ni-15cr-18.5co-4.3 al-3.3ti-5mo, sestava vmesne plasti za prehodno povezavo tekoče faze pa je b-ni62.5cr15co15mo5b2.5.Vsi ti elementi lahko znižajo temperaturo taljenja zlitin Ni Cr ali Ni Cr Co na najnižjo raven, vendar je učinek B najbolj očiten.Poleg tega lahko visoka stopnja difuzije B hitro homogenizira vmesno zlitino in osnovno kovino.
Čas objave: 13. junij 2022