Soldeer van Superlegerings
(1) Superlegerings met soldeer-eienskappe kan in drie kategorieë verdeel word: nikkelbasis, ysterbasis en kobaltbasis. Hulle het goeie meganiese eienskappe, oksidasiebestandheid en korrosiebestandheid by hoë temperature. 'n Nikkelbasislegering word die meeste in praktiese produksie gebruik.
Die superlegering bevat meer Cr, en 'n Cr2O3-oksiedfilm wat moeilik is om te verwyder, word tydens verhitting op die oppervlak gevorm. Nikkel-gebaseerde superlegerings bevat Al en Ti, wat maklik oksideer wanneer dit verhit word. Daarom is die voorkoming of vermindering van die oksidasie van superlegerings tydens verhitting en die verwydering van die oksiedfilm die primêre probleem tydens soldeerwerk. Aangesien boraks of boorsuur in die vloeimiddel korrosie van die basismetaal by die soldeertemperatuur kan veroorsaak, kan die boor wat na die reaksie neerslaan, in die basismetaal binnedring, wat intergranulêre infiltrasie tot gevolg het. Vir gegote nikkel-gebaseerde legerings met hoë Al- en Ti-inhoud, moet die vakuumgraad in die warm toestand nie minder as 10-2 ~ 10-3 Pa tydens soldeerwerk wees nie om oksidasie op die legeringsoppervlak tydens verhitting te vermy.
Vir oplossingversterkte en presipitasieversterkte nikkelbasislegerings, moet die soldeertemperatuur ooreenstem met die verhittingstemperatuur van oplossingsbehandeling om die volledige oplossing van legeringselemente te verseker. Die soldeertemperatuur is te laag, en die legeringselemente kan nie heeltemal opgelos word nie; as die soldeertemperatuur te hoog is, sal die basismetaalkorrel opgroei, en die materiaaleienskappe sal nie herstel word nie, selfs nie na hittebehandeling nie. Die vaste-oplossingstemperatuur van gietbasislegerings is hoog, wat oor die algemeen nie die materiaaleienskappe sal beïnvloed as gevolg van 'n te hoë soldeertemperatuur nie.
Sommige nikkel-gebaseerde superlegerings, veral presipitasieversterkte legerings, het die neiging tot spanningskrake. Voor soldeerwerk moet die spanning wat in die proses gevorm word, volledig verwyder word, en die termiese spanning moet tydens soldeerwerk geminimaliseer word.
(2) Soldeermateriaal met 'n nikkelbasislegering kan met 'n silwerbasis, suiwer koper, nikkelbasis en aktiewe soldeer gesoldeer word. Wanneer die werktemperatuur van die las nie hoog is nie, kan silwergebaseerde materiale gebruik word. Daar is baie soorte silwergebaseerde soldeermiddels. Om die interne spanning tydens soldeerverhitting te verminder, is dit die beste om 'n soldeer met 'n lae smelttemperatuur te kies. Fb101-vloeimiddel kan gebruik word vir soldeer met 'n silwerbasisvulmetaal. Fb102-vloeimiddel word gebruik vir soldeer van presipitasieversterkte superlegering met die hoogste aluminiuminhoud, en 10% ~ 20% natriumsilikaat of aluminiumvloeimiddel (soos fb201) word bygevoeg. Wanneer die soldeertemperatuur 900 ℃ oorskry, moet fb105-vloeimiddel gekies word.
Wanneer soldeer word in vakuum of beskermende atmosfeer, kan suiwer koper as soldeervulmetaal gebruik word. Die soldeertemperatuur is 1100 ~ 1150 ℃, en die las sal nie spanningskrake veroorsaak nie, maar die werktemperatuur mag nie 400 ℃ oorskry nie.
Nikkel-gebaseerde soldeervulmetaal is die mees gebruikte soldeervulmetaal in superlegerings vanweë sy goeie hoëtemperatuurprestasie en geen spanningskrake tydens soldeer nie. Die hooflegeringselemente in nikkel-gebaseerde soldeer is Cr, Si, B, en 'n klein hoeveelheid soldeer bevat ook Fe, W, ens. In vergelyking met ni-cr-si-b, kan b-ni68crwb soldeervulmetaal die intergranulêre infiltrasie van B in die basismetaal verminder en die smelttemperatuurinterval verhoog. Dit is 'n soldeervulmetaal vir die soldeer van hoëtemperatuur-werkende dele en turbinelemme. Die vloeibaarheid van W-bevattende soldeer word egter erger en die voegspleet is moeilik om te beheer.
Die aktiewe diffusie-soldeervulmetaal bevat nie 'n Si-element nie en het uitstekende oksidasieweerstand en vulkaniseringsweerstand. Die soldeertemperatuur kan gekies word van 1150 ℃ tot 1218 ℃ volgens die tipe soldeer. Na soldeer kan die gesoldeerde verbinding met dieselfde eienskappe as die basismetaal verkry word na 1066 ℃ diffusiebehandeling.
(3) Soldeerproses nikkel-basislegering kan soldeer in 'n beskermende atmosfeeroond, vakuumsoldeer en oorgangsvloeibare faseverbinding gebruik. Voor soldeer moet die oppervlak ontvet en oksied verwyder word deur skuurpapierpolering, viltwielpolering, asetoonskrop en chemiese skoonmaak. By die keuse van soldeerprosesparameters moet daarop gelet word dat die verhittingstemperatuur nie te hoog moet wees nie en die soldeertyd kort moet wees om sterk chemiese reaksie tussen die vloeimiddel en die basismetaal te vermy. Om te verhoed dat die basismetaal kraak, moet die koudverwerkte onderdele spanningsverlig word voor sweiswerk, en die sweisverhitting moet so eenvormig as moontlik wees. Vir presipitasieversterkte superlegerings moet die onderdele eers aan vaste oplossingbehandeling onderwerp word, dan gesoldeer word by 'n temperatuur effens hoër as die verouderingsversterkingsbehandeling, en uiteindelik verouderingsbehandeling.
1) Soldeer in 'n beskermende atmosfeer-oond Soldeer in 'n beskermende atmosfeer-oond vereis hoë suiwerheid van beskermende gas. Vir superlegerings met w (AL) en w (TI) minder as 0.5%, moet die doupunt laer as -54 ℃ wees wanneer waterstof of argon gebruik word. Wanneer die inhoud van Al en Ti toeneem, oksideer die legeringsoppervlak steeds wanneer dit verhit word. Die volgende maatreëls moet geneem word; Voeg 'n klein hoeveelheid vloeimiddel (soos fb105) by en verwyder die oksiedfilm met vloeimiddel; 'n 0.025 ~ 0.038 mm dik laag word op die oppervlak van die onderdele geplaas; Spuit die soldeer vooraf op die oppervlak van die materiaal wat gesoldeer moet word; Voeg 'n klein hoeveelheid gasvloeimiddel, soos boortrifluoried, by.
2) Vakuumsoldeer Vakuumsoldeer word wyd gebruik om 'n beter beskermingseffek en soldeerkwaliteit te verkry. Sien tabel 15 vir die meganiese eienskappe van tipiese nikkel-gebaseerde superlegeringsverbindings. Vir superlegerings met w (AL) en w (TI) minder as 4%, is dit beter om 'n laag van 0.01 ~ 0.015 mm nikkel op die oppervlak te elektroplateer, alhoewel die benatting van die soldeer verseker kan word sonder spesiale voorbehandeling. Wanneer w (AL) en w (TI) 4% oorskry, moet die dikte van die nikkelbedekking 0.020.03 mm wees. 'n Te dun laag het geen beskermende effek nie, en 'n te dik laag sal die sterkte van die verbinding verminder. Die dele wat gesweis moet word, kan ook in die boks geplaas word vir vakuumsoldeer. Die boks moet met getter gevul word. Zr absorbeer byvoorbeeld gas by hoë temperatuur, wat 'n plaaslike vakuum in die boks kan vorm, wat die oksidasie van die legeringsoppervlak voorkom.
Tabel 15 meganiese eienskappe van vakuumgesoldeerde verbindings van tipiese nikkelbasis superlegerings
Die mikrostruktuur en sterkte van die gesoldeerde las van Superalloy verander met die soldeergaping, en die diffusiebehandeling na soldeerwerk sal die maksimum toelaatbare waarde van die lasgaping verder verhoog. As ons Inconel-legering as voorbeeld neem, kan die maksimum gaping van die Inconel-las wat met b-ni82crsib gesoldeer is, 90um bereik na diffusiebehandeling by 1000 ℃ vir 1H; vir die lasstukke wat met b-ni71crsib gesoldeer is, is die maksimum gaping egter ongeveer 50um na diffusiebehandeling by 1000 ℃ vir 1H.
3) Oorgangsvloeibare faseverbinding Oorgangsvloeibare faseverbinding gebruik die tussenlaaglegering (ongeveer 2.5 ~ 100um dik) waarvan die smeltpunt laer is as die basismetaal as die vulmetaal. Onder 'n lae druk (0 ~ 0.007mpa) en 'n gepaste temperatuur (1100 ~ 1250 ℃) smelt die tussenlaagmateriaal eers en bevogtig die basismetaal. As gevolg van die vinnige diffusie van elemente, vind isotermiese stolling by die las plaas om die las te vorm. Hierdie metode verminder die ooreenstemmende vereistes van die basismetaaloppervlak aansienlik en verminder die sweisdruk. Die hoofparameters van oorgangsvloeibare faseverbinding is druk, temperatuur, houtyd en samestelling van die tussenlaag. Wend minder druk aan om die pasoppervlak van die sweisstuk in goeie kontak te hou. Verhittingstemperatuur en -tyd het 'n groot impak op die werkverrigting van die las. Indien die verbinding so sterk soos die basismetaal moet wees en nie die werkverrigting van die basismetaal beïnvloed nie, moet die verbindingsprosesparameters van hoë temperatuur (soos ≥ 1150 ℃) en lang tyd (soos 8 ~ 24 uur) aangeneem word; Indien die verbindingskwaliteit van die verbinding verminder word of die basismetaal nie hoë temperature kan weerstaan nie, moet 'n laer temperatuur (1100 ~ 1150 ℃) en 'n korter tyd (1 ~ 8 uur) gebruik word. Die tussenlaag moet die gekoppelde basismetaalsamestelling as die basiese samestelling neem, en verskillende verkoelingselemente, soos B, Si, Mn, Nb, ens. byvoeg. Byvoorbeeld, die samestelling van die Udimet-legering is ni-15cr-18.5co-4.3al-3.3ti-5mo, en die samestelling van die tussenlaag vir oorgangsvloeibare faseverbinding is b-ni62.5cr15co15mo5b2.5. Al hierdie elemente kan die smelttemperatuur van NiCr- of NiCrCo-legerings tot die laagste verlaag, maar die effek van B is die duidelikste. Daarbenewens kan die hoë diffusietempo van B die tussenlaaglegering en basismetaal vinnig homogeniseer.
Plasingstyd: 13 Junie 2022