Szuperötvözetek keményforrasztása
(1) A keményforrasztási tulajdonságokkal rendelkező szuperötvözetek három kategóriába sorolhatók: nikkelalapú, vasalapú és kobaltbázisú.Jó mechanikai tulajdonságokkal, oxidáció- és korrózióállósággal rendelkeznek magas hőmérsékleten.A nikkelalapú ötvözet a legszélesebb körben használt gyakorlati gyártás.
A szuperötvözet több Cr-t tartalmaz, és a felületén hevítés közben nehezen eltávolítható Cr2O3 oxidfilm képződik.A nikkel alapú szuperötvözetek Al-t és Ti-t tartalmaznak, amelyek hevítés hatására könnyen oxidálódnak.Ezért a keményforrasztás során az elsődleges probléma a szuperötvözetek oxidációjának megelőzése vagy csökkentése a melegítés során, valamint az oxidfilm eltávolítása.Mivel a fluxusban lévő bórax vagy bórsav a keményforrasztási hőmérsékleten az alapfém korrózióját okozhatja, a reakció után kivált bór behatolhat az alapfémbe, szemcseközi beszivárgást eredményezve.Magas Al- és Ti-tartalmú öntött nikkelalapú ötvözetek esetében a vákuumfok forró állapotban nem lehet kevesebb, mint 10-2 ~ 10-3pa keményforrasztás során, hogy elkerüljük az ötvözet felületén az oxidációt a melegítés során.
Oldattal erősített és csapadékkal erősített nikkelalapú ötvözetek esetében a keményforrasztási hőmérsékletnek meg kell egyeznie az oldatos kezelés hevítési hőmérsékletével, hogy biztosítsa az ötvözetelemek teljes feloldódását.A keményforrasztási hőmérséklet túl alacsony, és az ötvözetelemek nem oldhatók fel teljesen;Ha a keményforrasztási hőmérséklet túl magas, az alapfémszemcsék felnőnek, és az anyagtulajdonságok hőkezelés után sem állnak helyre.Az öntött alapötvözetek szilárd oldatának hőmérséklete magas, ami általában nem befolyásolja az anyag tulajdonságait a túl magas keményforrasztási hőmérséklet miatt.
Egyes nikkel alapú szuperötvözetek, különösen a csapadékkal megerősített ötvözetek hajlamosak a feszültségrepedésre.A keményforrasztás előtt a folyamat során keletkező feszültséget teljesen el kell távolítani, a hőfeszültséget pedig minimalizálni kell a keményforrasztás során.
(2) A keményforrasztóanyag nikkel alapú ötvözet ezüst alappal, tiszta rézzel, nikkelbázissal és aktív forraszanyaggal forrasztható.Ha a hézag üzemi hőmérséklete nem magas, ezüst alapú anyagok használhatók.Sokféle ezüst alapú forrasztóanyag létezik.A keményforrasztás során fellépő belső feszültség csökkentése érdekében a legjobb az alacsony olvadáspontú forrasztóanyag kiválasztása.Az Fb101 folyasztószer használható ezüst alapanyagú töltőanyaggal történő keményforrasztáshoz.Az Fb102 folyasztószert a legmagasabb alumíniumtartalmú, csapadékkal megerősített szuperötvözet keményforrasztására használják, és 10–20% nátrium-szilikátot vagy alumínium folyasztószert (például fb201-et) adnak hozzá.Ha a forrasztási hőmérséklet meghaladja a 900 ℃-ot, az fb105 fluxust kell választani.
Vákuumos vagy védőatmoszférában történő keményforrasztáskor a tiszta réz használható keményforrasztási töltőanyagként.A keményforrasztási hőmérséklet 1100 ~ 1150 ℃, és a csatlakozás nem okoz feszültségrepedést, de az üzemi hőmérséklet nem haladhatja meg a 400 ℃-ot.
A nikkel alapú keményforrasztó töltőanyag a leggyakrabban használt keményforrasztó töltőfém a Superalloys-ban, mivel jó magas hőmérsékleten teljesít, és nincs feszültségrepedés a keményforrasztás során.A nikkel alapú forrasztóanyagok fő ötvözőelemei a Cr, Si, B, és kis mennyiségű forrasztóanyag vasat, W-t stb. is tartalmaz. A ni-cr-si-b-vel összehasonlítva a b-ni68crwb keményforrasztó töltőanyag csökkentheti a szemcsék közötti beszivárgást. B-t az alapfémbe, és növelje az olvadási hőmérséklet-intervallumot.Ez egy keményforrasztási töltőanyag magas hőmérsékletű munkadarabok és turbinalapátok keményforrasztásához.A W-tartalmú forraszanyag folyékonysága azonban romlik, és az illesztési hézag nehezen szabályozható.
Az aktív diffúziós keményforrasztó töltőanyag nem tartalmaz Si elemet, és kiváló oxidáció- és vulkanizációs ellenállással rendelkezik.A forrasztási hőmérséklet 1150 ℃ és 1218 ℃ között választható a forrasztás típusától függően.A keményforrasztás után az alapfémmel azonos tulajdonságú keményforrasztott kötés 1066 ℃ diffúziós kezelés után nyerhető.
(3) A keményforrasztási folyamat nikkelalapú ötvözete alkalmas keményforrasztásra védőatmoszférájú kemencében, vákuumforrasztásra és tranziens folyadékfázisú csatlakozásra.Forrasztás előtt zsírtalanítani kell a felületet, és eltávolítani kell az oxidot csiszolópapíros polírozással, filckorongpolírozással, acetonos súrolással és vegyszeres tisztítással.A keményforrasztási folyamat paramétereinek kiválasztásakor ügyelni kell arra, hogy a hevítési hőmérséklet ne legyen túl magas, és a forrasztási idő rövid legyen, hogy elkerülhető legyen az erős kémiai reakció a folyasztószer és az alapfém között.Az alapfém megrepedésének elkerülése érdekében a hidegen megmunkált részeket hegesztés előtt feszültségmentesíteni kell, és a hegesztési melegítést a lehető legegyenletesebbé kell tenni.A kicsapással erősített szuperötvözetek esetében az alkatrészeket először szilárd oldatos kezelésnek kell alávetni, majd az öregítési szilárdító kezelésnél valamivel magasabb hőmérsékleten keményforrasztani, végül az öregítési kezelést végezni.
1) Forrasztás védőatmoszférájú kemencében A védőatmoszférájú kemencében történő keményforrasztás nagy tisztaságú védőgázt igényel.A 0,5%-nál kisebb w (AL) és w (TI) szuperötvözetek esetében a harmatpontnak -54 ℃ alatt kell lennie, ha hidrogént vagy argont használnak.Amikor az Al- és Ti-tartalom növekszik, az ötvözet felülete hevítés közben továbbra is oxidálódik.A következő intézkedéseket kell tenni;Adjon hozzá egy kis mennyiségű folyasztószert (például fb105-öt), és távolítsa el az oxidfilmet folyósítószerrel;0,025 ~ 0,038 mm vastag bevonat van bevonva az alkatrészek felületére;Előzetesen permetezze be a forrasztóanyagot a keményforrasztandó anyag felületére;Adjon hozzá egy kis mennyiségű gázfolyadékot, például bór-trifluoridot.
2) Vákuumos keményforrasztás A vákuumforrasztást széles körben használják a jobb védelmi hatás és a keményforrasztás minőségének elérése érdekében.A tipikus nikkelbázisú szuperötvözet kötések mechanikai tulajdonságait lásd a 15. táblázatban.A 4%-nál kisebb w (AL) és w (TI) szuperötvözetek esetében célszerű 0,01 ~ 0,015 mm-es nikkelréteget galvanizálni a felületre, bár a forrasztóanyag nedvesítése speciális előkezelés nélkül is biztosítható.Ha w (AL) és w (TI) meghaladja a 4%-ot, a nikkelbevonat vastagsága 0,020,03 mm.A túl vékony bevonatnak nincs védőhatása, a túl vastag bevonat pedig csökkenti a kötés szilárdságát.A hegesztendő alkatrészek vákuumforrasztáshoz is elhelyezhetők a dobozban.A dobozt meg kell tölteni getterrel.Például a Zr magas hőmérsékleten elnyeli a gázt, amely helyi vákuumot képezhet a dobozban, így megakadályozza az ötvözet felületének oxidációját.
15. táblázat Tipikus nikkel alapú szuperötvözetek vákuumforrasztott kötéseinek mechanikai tulajdonságai
A Superalloy keményforrasztott kötésének mikroszerkezete és szilárdsága a keményforrasztási hézaggal változik, a keményforrasztás utáni diffúziós kezelés pedig tovább növeli a hézag megengedhető maximális értékét.Példaként az Inconel ötvözetet figyelembe véve, a b-ni82crsib-bel keményforrasztott Inconel kötés maximális hézaga elérheti a 90 um-t 1000 ℃-on 1 órán át végzett diffúziós kezelés után;A b-ni71crsib-vel forrasztott kötéseknél azonban a maximális rés körülbelül 50 um 1000 ℃-on 1 órán át végzett diffúziós kezelés után.
3) Tranziens folyadékfázisú csatlakozás A tranziens folyadékfázisú csatlakozás a rétegközi ötvözetet (körülbelül 2,5 ~ 100 um vastagságú) használja, amelynek olvadáspontja alacsonyabb, mint az alapfémé, mint töltőfém.Kis nyomáson (0 ~ 0,007 mpa) és megfelelő hőmérsékleten (1100 ~ 1250 ℃) a közbenső réteg anyaga először megolvad és megnedvesíti az alapfémet.Az elemek gyors diffúziója miatt a kötésnél izotermikus megszilárdulás következik be, és kialakul a kötés.Ez a módszer nagymértékben csökkenti az alapfém felület illesztési követelményeit és csökkenti a hegesztési nyomást.A tranziens folyadékfázisú csatlakozás fő paraméterei a nyomás, a hőmérséklet, a tartási idő és a közbenső réteg összetétele.Alkalmazzon kisebb nyomást, hogy a hegesztési varrat illeszkedő felülete jó érintkezésben legyen.A fűtési hőmérséklet és az idő nagy hatással van a kötés teljesítményére.Ha a csatlakozásnak olyan erősnek kell lennie, mint az alapfém, és ez nem befolyásolja az alapfém teljesítményét, a csatlakozási folyamat magas hőmérsékleti (például ≥ 1150 ℃) és hosszú idő (például 8 ~ 24 óra) paramétereit kell figyelembe venni. fogadott;Ha a csatlakozás minősége romlik, vagy az alapfém nem bírja a magas hőmérsékletet, alacsonyabb hőmérsékletet (1100 ~ 1150 ℃) és rövidebb időt (1 ~ 8 óra) kell használni.A közbenső rétegnek az összekötött nemesfém-összetételt kell alapösszetételnek vennie, és különféle hűtőelemeket kell hozzáadnia, mint például B, Si, Mn, Nb stb. Például az Udimet ötvözet összetétele ni-15cr-18,5co-4,3 al-3.3ti-5mo, és a tranziens folyadékfázisú csatlakozás közbenső rétegének összetétele b-ni62.5cr15co15mo5b2.5.Mindezek az elemek csökkenthetik a Ni Cr vagy Ni Cr Co ötvözetek olvadáspontját a legalacsonyabbra, de a B hatása a legszembetűnőbb.Ezenkívül a B nagy diffúziós sebessége gyorsan homogenizálhatja a rétegközi ötvözetet és az alapfémet.
Feladás időpontja: 2022. június 13