Lipirea superaliajelor

Lipirea superaliajelor

(1) Superaliajele cu caracteristici de lipire pot fi împărțite în trei categorii: pe bază de nichel, pe bază de fier și pe bază de cobalt.Au proprietăți mecanice bune, rezistență la oxidare și rezistență la coroziune la temperaturi ridicate.Aliajul pe bază de nichel este cel mai utilizat în producția practică.

Superaliajul conține mai mult Cr, iar pelicula de oxid de Cr2O3, care este greu de îndepărtat, se formează la suprafață în timpul încălzirii.Superaliajele pe bază de nichel conțin Al și Ti, care sunt ușor de oxidat atunci când sunt încălzite.Prin urmare, prevenirea sau reducerea oxidării superaliajelor în timpul încălzirii și îndepărtarea peliculei de oxid este problema principală în timpul lipirii.Deoarece boraxul sau acidul boric din flux poate provoca coroziunea metalului de bază la temperatura de lipire, borul precipitat după reacție poate pătrunde în metalul de bază, rezultând infiltrarea intergranulară.Pentru aliajele pe bază de nichel turnat cu conținut ridicat de Al și Ti, gradul de vid în stare fierbinte nu trebuie să fie mai mic de 10-2 ~ 10-3pa în timpul lipirii pentru a evita oxidarea pe suprafața aliajului în timpul încălzirii.

Pentru aliajele pe bază de nichel întărite prin soluție și întărite prin precipitare, temperatura de lipire trebuie să fie în concordanță cu temperatura de încălzire a tratamentului cu soluție pentru a asigura dizolvarea completă a elementelor din aliaj.Temperatura de lipire este prea scăzută, iar elementele din aliaj nu pot fi dizolvate complet;Dacă temperatura de lipire este prea mare, boabele de metal de bază vor crește, iar proprietățile materialului nu vor fi restabilite nici după tratamentul termic.Temperatura soluției solide a aliajelor de bază turnate este ridicată, ceea ce, în general, nu va afecta proprietățile materialului din cauza temperaturii prea ridicate de lipire.

Unele superaliaje pe bază de nichel, în special aliajele întărite prin precipitare, au tendința de fisurare prin tensiune.Înainte de lipire, tensiunea formată în proces trebuie eliminată complet, iar solicitarea termică trebuie redusă la minimum în timpul lipirii.

(2) Materialul de lipit aliajul pe bază de nichel poate fi lipit cu bază de argint, cupru pur, bază de nichel și lipire activă.Când temperatura de lucru a îmbinării nu este ridicată, pot fi utilizate materiale pe bază de argint.Există multe tipuri de lipituri pe bază de argint.Pentru a reduce stresul intern în timpul încălzirii prin lipire, cel mai bine este să alegeți lipirea cu temperatură de topire scăzută.Fluxul Fb101 poate fi utilizat pentru lipire cu metal de umplutură de bază argintiu.Fluxul Fb102 este utilizat pentru lipirea superaliajului întărit prin precipitare cu cel mai mare conținut de aluminiu și se adaugă 10% ~ 20% silicat de sodiu sau flux de aluminiu (cum ar fi fb201).Când temperatura de lipire depășește 900 ℃, se va selecta fluxul fb105.

La lipire în vid sau în atmosferă de protecție, cuprul pur poate fi utilizat ca metal de umplutură pentru lipire.Temperatura de lipire este de 1100 ~ 1150 ℃, iar îmbinarea nu va produce fisurare la stres, dar temperatura de lucru nu trebuie să depășească 400 ℃.

Metalul de umplutură pentru lipire pe bază de nichel este cel mai frecvent utilizat metal de umplutură pentru lipire în Superaliaje, datorită performanței sale bune la temperatură ridicată și fără fisurare prin presiune în timpul lipirii.Principalele elemente de aliaj din lipirea pe bază de nichel sunt Cr, Si, B, iar o cantitate mică de lipit conține, de asemenea, Fe, W, etc. În comparație cu ni-cr-si-b, metalul de umplutură de lipire b-ni68crwb poate reduce infiltrarea intergranulară a lui B în metalul de bază și crește intervalul de temperatură de topire.Este un metal de umplutură pentru lipire pentru lipirea pieselor de lucru la temperaturi ridicate și a palelor turbinei.Cu toate acestea, fluiditatea lipiturii care conține W devine mai înrăutățită și decalajul îmbinării este greu de controlat.

Metalul de umplutură pentru lipire prin difuzie activă nu conține element Si și are o rezistență excelentă la oxidare și rezistență la vulcanizare.Temperatura de lipire poate fi selectată de la 1150 ℃ la 1218 ℃ în funcție de tipul de lipit.După lipire, îmbinarea lipită cu aceleași proprietăți ca și metalul de bază poate fi obținută după un tratament de difuzie de 1066 ℃.

(3) Procesul de lipire aliajul pe bază de nichel poate adopta lipirea în cuptorul cu atmosferă protectoare, lipirea în vid și conexiunea tranzitorie în fază lichidă.Înainte de lipire, suprafața trebuie degresată și îndepărtată oxidul prin lustruire cu șmirghel, lustruire pe roți din pâslă, spălare cu acetonă și curățare chimică.La selectarea parametrilor procesului de lipire, trebuie remarcat faptul că temperatura de încălzire nu trebuie să fie prea mare și timpul de lipire trebuie să fie scurt pentru a evita o reacție chimică puternică între flux și metalul de bază.Pentru a preveni fisurarea metalului de bază, piesele prelucrate la rece trebuie eliberate de tensiune înainte de sudare, iar încălzirea prin sudare trebuie să fie cât mai uniformă posibil.Pentru superaliajele întărite prin precipitare, piesele vor fi supuse mai întâi unui tratament cu soluție solidă, apoi lipite la o temperatură puțin mai mare decât tratamentul de întărire prin îmbătrânire și, în final, tratament cu îmbătrânire.

1) Lipirea în cuptor cu atmosferă de protecție Lipirea în cuptor cu atmosferă de protecție necesită o puritate ridicată a gazului de protecție.Pentru superaliaje cu w (AL) și w (TI) mai puțin de 0,5%, punctul de rouă trebuie să fie mai mic de -54 ℃ atunci când se utilizează hidrogen sau argon.Când conținutul de Al și Ti crește, suprafața aliajului încă se oxidează atunci când este încălzită.Trebuie luate următoarele măsuri;Adăugați o cantitate mică de flux (cum ar fi fb105) și îndepărtați filmul de oxid cu flux;Acoperirea cu grosimea de 0,025 ~ 0,038 mm este placată pe suprafața pieselor;Pulverizați lipitura pe suprafața materialului de lipit în prealabil;Adăugați o cantitate mică de flux de gaz, cum ar fi trifluorura de bor.

2) Brazarea în vid Lipirea în vid este utilizată pe scară largă pentru a obține un efect de protecție mai bun și o calitate a lipirii.Consultați tabelul 15 pentru proprietățile mecanice ale îmbinărilor tipice din superaliaj pe bază de nichel.Pentru superaliaje cu w (AL) și w (TI) mai puțin de 4%, este mai bine să galvanizați un strat de nichel de 0,01 ~ 0,015 mm pe suprafață, deși umezirea lipiturii poate fi asigurată fără un pretratament special.Când w (AL) și w (TI) depășesc 4%, grosimea stratului de nichel trebuie să fie de 0,020,03 mm.Acoperirea prea subțire nu are efect de protecție, iar stratul prea gros va reduce rezistența îmbinării.Piesele de sudat se pot pune si in cutia pentru brazare in vid.Cutia ar trebui să fie umplută cu getter.De exemplu, Zr absoarbe gaz la temperatură ridicată, care poate forma un vid local în cutie, prevenind astfel oxidarea suprafeței aliajului.

Tabelul 15 proprietățile mecanice ale îmbinărilor lipite în vid ale superaliajelor tipice pe bază de nichel

Microstructura și rezistența îmbinării lipite din Superalloy se modifică odată cu golul de lipire, iar tratamentul de difuzie după lipire va crește și mai mult valoarea maximă admisă a spațiului de îmbinare.Luând ca exemplu aliajul Inconel, decalajul maxim al îmbinării Inconel lipite cu b-ni82crsib poate ajunge la 90um după tratamentul de difuzie la 1000 ℃ timp de 1H;Cu toate acestea, pentru îmbinările lipite cu b-ni71crsib, spațiul maxim este de aproximativ 50um după tratamentul de difuzie la 1000 ℃ timp de 1 h.

3) Conexiune tranzitorie în fază lichidă Conexiunea tranzitorie în fază lichidă utilizează aliajul interstrat (aproximativ 2,5 ~ 100um grosime) al cărui punct de topire este mai mic decât metalul de bază ca metal de umplutură.Sub o presiune mică (0 ~ 0,007mpa) și o temperatură adecvată (1100 ~ 1250 ℃), materialul interstrat se topește mai întâi și umezește metalul de bază.Datorită difuziei rapide a elementelor, solidificarea izotermă are loc la articulație pentru a forma articulația.Această metodă reduce foarte mult cerințele de potrivire ale suprafeței metalului de bază și reduce presiunea de sudare.Parametrii principali ai conexiunii tranzitorii în fază lichidă sunt presiunea, temperatura, timpul de menținere și compoziția stratului intermediar.Aplicați mai puțină presiune pentru a menține suprafața de îmbinare a sudură în contact bun.Temperatura și timpul de încălzire au un impact mare asupra performanței îmbinării.Dacă îmbinarea trebuie să fie la fel de puternică ca metalul de bază și nu afectează performanța metalului de bază, parametrii procesului de conectare de temperatură înaltă (cum ar fi ≥ 1150 ℃) și timp îndelungat (cum ar fi 8 ~ 24 ore) vor fi adoptat;Dacă calitatea îmbinării este redusă sau metalul de bază nu poate rezista la temperaturi ridicate, se va utiliza o temperatură mai scăzută (1100 ~ 1150 ℃) și un timp mai scurt (1 ~ 8h).Stratul intermediar va lua compoziția de bază conectată a metalului de bază și va adăuga diferite elemente de răcire, cum ar fi B, Si, Mn, Nb etc. De exemplu, compoziția aliajului Udimet este ni-15cr-18.5co-4.3 al-3.3ti-5mo, iar compoziția stratului intermediar pentru conexiunea tranzitorie în fază lichidă este b-ni62.5cr15co15mo5b2.5.Toate aceste elemente pot reduce temperatura de topire a aliajelor Ni Cr sau Ni Cr Co la cel mai mic, dar efectul lui B este cel mai evident.În plus, viteza mare de difuzie a lui B poate omogeniza rapid aliajul interstrat și metalul de bază.