Лемљење суперлегура

Лемљење суперлегура

(1) Карактеристике лемљења суперлегуре се могу поделити у три категорије: на бази никла, на бази гвожђа и на бази кобалта.Имају добра механичка својства, отпорност на оксидацију и отпорност на корозију на високим температурама.Легура на бази никла се највише користи у практичној производњи.

Суперлегура садржи више Цр, а на површини се током загревања формира Цр2О3 оксидни филм који се тешко уклања.Суперлегуре на бази никла садрже Ал и Ти, који се лако оксидирају када се загревају.Због тога је спречавање или смањење оксидације суперлегура током загревања и уклањање оксидног филма примарни проблем током лемљења.Пошто боракс или борна киселина у флуксу могу изазвати корозију основног метала на температури лемљења, бор исталожен након реакције може продрети у основни метал, што доводи до интергрануларне инфилтрације.За ливене легуре никла са високим садржајем Ал и Ти, степен вакуума у ​​врућем стању не сме бити мањи од 10-2 ~ 10-3па током лемљења како би се избегла оксидација на површини легуре током загревања.

За легуре на бази никла ојачане раствором и таложењем, температура лемљења треба да буде у складу са температуром загревања третмана раствора како би се обезбедило потпуно растварање елемената легуре.Температура лемљења је прениска, а елементи легуре се не могу потпуно растворити;Ако је температура лемљења превисока, зрно основног метала ће порасти, а својства материјала неће бити обновљена чак ни након термичке обраде.Температура чврстог раствора ливених легура на бази је висока, што генерално неће утицати на својства материјала због превисоке температуре лемљења.

Неке суперлегуре на бази никла, посебно легуре ојачане падавинама, имају тенденцију пуцања под напоном.Пре лемљења, напон који се формира у процесу мора бити у потпуности уклоњен, а термички напон треба минимизирати током лемљења.

(2) Материјал за лемљење легура на бази никла може се лемити са сребрном базом, чистим бакром, базом никла и активним лемом.Када радна температура споја није висока, могу се користити материјали на бази сребра.Постоји много врста лемова на бази сребра.Да би се смањио унутрашњи напон током загревања лемљења, најбоље је изабрати лем са ниском температуром топљења.Фб101 флукс се може користити за лемљење са сребрним основним додатним металом.Фб102 флукс се користи за лемљење суперлегуре ојачане таложењем са највећим садржајем алуминијума, а додаје се 10% ~ 20% натријум силиката или алуминијумског флукса (као што је фб201).Када температура лемљења пређе 900 ℃, треба изабрати флукс фб105.

Приликом лемљења у вакууму или заштитној атмосфери, чисти бакар се може користити као додатни метал за лемљење.Температура лемљења је 1100 ~ 1150 ℃, а спој неће изазвати пуцање под напоном, али радна температура не сме да пређе 400 ℃.

Додатни метал за лемљење на бази никла је најчешће коришћени додатни метал за лемљење у Суперлегурама због својих добрих перформанси на високим температурама и без пуцања током лемљења.Главни елементи легуре у лемној бази никла су Цр, Си, Б, а мала количина лема такође садржи Фе, В, итд. У поређењу са ни-цр-си-б, б-ни68црвб пунило за лемљење може смањити интергрануларну инфилтрацију од Б у основни метал и повећати интервал температуре топљења.То је додатни метал за лемљење за лемљење високотемпературних радних делова и лопатица турбине.Међутим, течност лема који садржи В постаје гора и зазор у зглобу је тешко контролисати.

Додатни метал за активно лемљење са активном дифузијом не садржи Си елемент и има одличну отпорност на оксидацију и отпорност на вулканизацију.Температура лемљења се може изабрати од 1150 ℃ до 1218 ℃ у зависности од типа лема.Након лемљења, лемљени спој са истим својствима као и основни метал може се добити након третмана дифузијом од 1066 ℃.

(3) Процес лемљења легура на бази никла може усвојити лемљење у пећи са заштитном атмосфером, вакуумско лемљење и пролазну везу течне фазе.Пре лемљења, површина се мора одмастити и уклонити оксид полирањем брусним папиром, полирањем точкова од филца, рибањем ацетоном и хемијским чишћењем.Приликом одабира параметара процеса лемљења, треба имати на уму да температура загревања не би требало да буде превисока и да време лемљења треба да буде кратко да би се избегла јака хемијска реакција између флукса и основног метала.Да би се спречило пуцање основног метала, хладно обрађени делови морају бити растерећени пре заваривања, а загревање заваривања треба да буде што је могуће равномерније.За суперлегуре ојачане таложењем, делови се прво подвргавају третману чврстим раствором, затим лемљеним на температури нешто вишој од третмана за ојачавање старењем и на крају третману старењем.

1) Лемљење у заштитној атмосфери пећи за лемљење у пећи са заштитном атмосфером захтева високу чистоћу заштитног гаса.За суперлегуре са в (АЛ) и в (ТИ) мањим од 0,5%, тачка росе треба да буде нижа од -54 ℃ када се користи водоник или аргон.Када се садржај Ал и Ти повећа, површина легуре и даље оксидира када се загрева.Морају се предузети следеће мере;Додајте малу количину флукса (као што је фб105) и уклоните оксидни филм са флуксом;На површини делова се наноси премаз дебљине 0,025 ~ 0,038 мм;Напрскајте лем на површину материјала који се лемљује унапред;Додајте малу количину гасног флукса, као што је бор трифлуорид.

2) Вакуумско лемљење Вакуумско лемљење се широко користи за постизање бољег ефекта заштите и квалитета лемљења.Видети табелу 15 за механичка својства типичних спојева суперлегура на бази никла.За суперлегуре са в (АЛ) и в (ТИ) мањим од 4%, боље је галванизирати слој од 0,01 ~ 0,015 мм никла на површини, иако се влажење лема може осигурати без посебне предтретмана.Када в (АЛ) и в (ТИ) прелазе 4%, дебљина премаза никла треба да буде 0,020,03 мм.Превише танак премаз нема заштитни ефекат, а превише дебео премаз ће смањити чврстоћу споја.Делови који се заварују се такође могу ставити у кутију за вакуумско лемљење.Кутију треба напунити геттером.На пример, Зр апсорбује гас на високој температури, који може да формира локални вакуум у кутији, чиме се спречава оксидација површине легуре.

Табела 15 механичка својства вакуумско лемљених спојева типичних суперлегура на бази никла

Микроструктура и чврстоћа лемљеног споја Суперлегуре се мењају са зазором за лемљење, а дифузиони третман након лемљења ће додатно повећати максималну дозвољену вредност зазора споја.Узимајући инцонел легуру као пример, максимални зазор Инцонел споја лемљеног са б-ни82црсиб може достићи 90 ум након третмана дифузијом на 1000 ℃ током 1 х;Међутим, за спојеве лемљене са б-ни71црсиб, максимални размак је око 50 ум након третмана дифузијом на 1000 ℃ током 1 х.

3) Повезивање пролазне течне фазе Прелазно повезивање течне фазе користи међуслојну легуру (дебљине око 2,5 ~ 100 ум) чија је тачка топљења нижа од основног метала као метала за пуњење.Под малим притиском (0 ~ 0,007мпа) и одговарајућом температуром (1100 ~ 1250 ℃), међуслојни материјал се прво топи и влажи основни метал.Због брзе дифузије елемената, на споју долази до изотермног очвршћавања да би се формирао спој.Ова метода у великој мери смањује захтеве за усклађивањем површине основног метала и смањује притисак заваривања.Главни параметри повезивања прелазне течне фазе су притисак, температура, време задржавања и састав међуслоја.Примените мањи притисак да бисте одржали спојну површину завареног споја у добром контакту.Температура и време грејања имају велики утицај на перформансе споја.Ако се захтева да спој буде јак као и основни метал и не утиче на перформансе основног метала, параметри процеса повезивања високе температуре (као што је ≥ 1150 ℃) и дугог времена (као што је 8 ~ 24 х) ће бити усвојено;Ако је квалитет споја смањен или основни метал не може да издржи високу температуру, користи се нижа температура (1100 ~ 1150 ℃) и краће време (1 ~ 8х).Међуслој ће узети састав повезаног основног метала као основни састав и додати различите елементе за хлађење, као што су Б, Си, Мн, Нб, итд. На пример, састав легуре Удимет је ни-15цр-18.5цо-4.3 ал-3.3ти-5мо, а састав међуслоја за прелазну везу течне фазе је б-ни62.5цр15цо15мо5б2.5.Сви ови елементи могу смањити температуру топљења Ни Цр или Ни Цр Цо легура на најнижу, али је ефекат Б најочигледнији.Поред тога, висока брзина дифузије Б може брзо хомогенизовати међуслојну легуру и основни метал.