Lemljenje superlegura
(1) Karakteristike lemljenja Superlegure se mogu podijeliti u tri kategorije: na bazi nikla, na bazi željeza i na bazi kobalta.Imaju dobra mehanička svojstva, otpornost na oksidaciju i otpornost na koroziju na visokim temperaturama.Legura na bazi nikla se najviše koristi u praktičnoj proizvodnji.
Superlegura sadrži više Cr, a na površini se tokom zagrijavanja formira Cr2O3 oksidni film koji se teško uklanja.Superlegure na bazi nikla sadrže Al i Ti, koji se lako oksidiraju kada se zagrijavaju.Stoga je sprječavanje ili smanjenje oksidacije superlegura tijekom zagrijavanja i uklanjanje oksidnog filma primarni problem tijekom lemljenja.Kako boraks ili borna kiselina u fluksu mogu uzrokovati koroziju osnovnog metala na temperaturi lemljenja, bor istaložen nakon reakcije može prodrijeti u osnovni metal, što rezultira intergranularnom infiltracijom.Za livene legure nikla sa visokim sadržajem Al i Ti, stepen vakuuma u vrućem stanju ne sme biti manji od 10-2 ~ 10-3pa tokom lemljenja kako bi se izbegla oksidacija na površini legure tokom zagrevanja.
Za legure na bazi nikla ojačane rastvorom i taloženjem ojačane, temperatura lemljenja treba da bude u skladu sa temperaturom zagrevanja tretmana rastvorom kako bi se osiguralo potpuno otapanje elemenata legure.Temperatura lemljenja je preniska, a elementi legure se ne mogu potpuno rastvoriti;Ako je temperatura lemljenja previsoka, zrno osnovnog metala će porasti, a svojstva materijala neće se vratiti čak ni nakon termičke obrade.Temperatura čvrstog rastvora legura na bazi livenog je visoka, što generalno neće uticati na svojstva materijala zbog previsoke temperature lemljenja.
Neke superlegure na bazi nikla, posebno legure ojačane precipitacijom, imaju tendenciju pucanja pod naprezanjem.Prije lemljenja, naprezanje nastalo u procesu mora biti potpuno uklonjeno, a toplinsko naprezanje treba minimizirati tijekom lemljenja.
(2) Materijal za lemljenje legura na bazi nikla može se lemiti sa srebrnom bazom, čistim bakrom, bazom nikla i aktivnim lemom.Kada radna temperatura spoja nije visoka, mogu se koristiti materijali na bazi srebra.Postoji mnogo vrsta lemova na bazi srebra.Kako bi se smanjio unutrašnji napon tokom zagrijavanja lemljenja, najbolje je odabrati lem sa niskom temperaturom topljenja.Fb101 fluks se može koristiti za lemljenje sa srebrnim osnovnim dodatnim metalom.Fb102 fluks se koristi za lemljenje precipitacijski ojačane superlegure sa najvećim sadržajem aluminijuma, a dodaje se 10% ~ 20% natrijum silikata ili aluminijumskog fluksa (kao što je fb201).Kada temperatura lemljenja prijeđe 900 ℃, treba odabrati fluks fb105.
Prilikom lemljenja u vakuumu ili zaštitnoj atmosferi, čisti bakar se može koristiti kao dodatni metal za lemljenje.Temperatura lemljenja je 1100 ~ 1150 ℃, a spoj neće izazvati naprezanje, ali radna temperatura ne smije prelaziti 400 ℃.
Dodatni metal za lemljenje na bazi nikla je najčešće korišćeni dodatni metal za lemljenje u Superlegurama zbog svojih dobrih performansi pri visokim temperaturama i bez pucanja tokom lemljenja.Glavni elementi legure u lemu na bazi nikla su Cr, Si, B, a mala količina lema takođe sadrži Fe, W, itd. U poređenju sa ni-cr-si-b, b-ni68crwb punilo za lemljenje može smanjiti intergranularnu infiltraciju B u osnovni metal i povećati interval temperature topljenja.To je dodatni metal za lemljenje za lemljenje visokotemperaturnih radnih dijelova i lopatica turbine.Međutim, fluidnost lema koji sadrži W se pogoršava i teško je kontrolisati zazor u spoju.
Dodatni metal za lemljenje aktivnom difuzijom ne sadrži element Si i ima odličnu otpornost na oksidaciju i vulkanizaciju.Temperatura lemljenja može se odabrati od 1150 ℃ do 1218 ℃ u zavisnosti od vrste lema.Nakon lemljenja, lemljeni spoj sa istim svojstvima kao i osnovni metal može se dobiti nakon tretmana difuzijom od 1066 ℃.
(3) Proces lemljenja legura na bazi nikla može usvojiti lemljenje u peći sa zaštitnom atmosferom, vakuumsko lemljenje i prolaznu vezu tečne faze.Prije lemljenja, površina se mora odmastiti i ukloniti oksid poliranjem brusnim papirom, poliranjem točkova od filca, ribanjem acetonom i hemijskim čišćenjem.Prilikom odabira parametara procesa lemljenja, treba imati na umu da temperatura grijanja ne smije biti previsoka i vrijeme lemljenja treba biti kratko kako bi se izbjegla jaka kemijska reakcija između fluksa i osnovnog metala.Kako bi se spriječilo pucanje osnovnog metala, hladno obrađene dijelove prije zavarivanja treba osloboditi naprezanja, a zagrijavanje zavarivanja mora biti što ravnomjernije.Za superlegure ojačane taloženjem, dijelovi se prvo podvrgavaju tretmanu čvrstom otopinom, zatim lemljenim na temperaturi nešto višoj od tretmana za ojačavanje starenjem i na kraju tretmanu starenjem.
1) Lemljenje u zaštitnoj atmosferi peći za lemljenje u peći sa zaštitnom atmosferom zahteva visoku čistoću zaštitnog gasa.Za superlegure sa w (AL) i w (TI) manjim od 0,5%, tačka rose mora biti niža od -54 ℃ kada se koristi vodonik ili argon.Kada se sadržaj Al i Ti poveća, površina legure i dalje oksidira kada se zagrije.Moraju se preduzeti sledeće mere;Dodajte malu količinu fluksa (kao što je fb105) i uklonite oksidni film sa fluksom;Na površini dijelova se nanosi sloj debljine 0,025 ~ 0,038 mm;Naprskajte lem na površinu materijala koji se lemljuje unaprijed;Dodajte malu količinu gasnog fluksa, kao što je bor trifluorid.
2) Vakuumsko lemljenje Vakuumsko lemljenje se široko koristi za postizanje boljeg efekta zaštite i kvaliteta lemljenja.Pogledajte tabelu 15 za mehanička svojstva tipičnih spojeva superlegura na bazi nikla.Za superlegure sa w (AL) i w (TI) manjim od 4%, bolje je galvanizirati sloj od 0,01 ~ 0,015 mm nikla na površini, iako se vlaženje lema može osigurati bez posebne prethodne obrade.Kada w (AL) i w (TI) prelaze 4%, debljina premaza od nikla treba da bude 0,020,03 mm.Pretanak premaz nema zaštitni učinak, a previše debeo premaz će smanjiti čvrstoću spoja.Dijelovi koji se zavaruju mogu se staviti i u kutiju za vakuumsko lemljenje.Kutiju treba napuniti getterom.Na primjer, Zr apsorbira plin na visokoj temperaturi, koji može stvoriti lokalni vakuum u kutiji, čime se sprječava oksidacija površine legure.
Tabela 15. mehanička svojstva vakuumsko lemljenih spojeva tipičnih superlegura na bazi nikla
Mikrostruktura i čvrstoća lemljenog spoja Superlegure mijenjaju se s razmakom lemljenja, a difuzijski tretman nakon lemljenja dodatno će povećati maksimalnu dozvoljenu vrijednost zazora spoja.Uzimajući inconel leguru kao primjer, maksimalni razmak inconel spoja zalemljenog b-ni82crsib može doseći 90 um nakon tretmana difuzijom na 1000 ℃ tokom 1 h;Međutim, za spojeve zalemljene sa b-ni71crsib, maksimalni razmak je oko 50 um nakon tretmana difuzijom na 1000 ℃ tokom 1 h.
3) Prilagodljiva veza tečne faze Prelazna veza tečne faze koristi međuslojnu leguru (debljine oko 2,5 ~ 100 um) čija je tačka topljenja niža od osnovnog metala kao metala za punjenje.Pod malim pritiskom (0 ~ 0,007mpa) i odgovarajućom temperaturom (1100 ~ 1250 ℃), materijal međusloja prvo se topi i vlaži osnovni metal.Zbog brze difuzije elemenata dolazi do izotermnog očvršćavanja na spoju kako bi se formirao spoj.Ova metoda uvelike smanjuje zahtjeve za usklađivanjem površine osnovnog metala i smanjuje pritisak zavarivanja.Glavni parametri povezivanja prolazne tečne faze su pritisak, temperatura, vreme zadržavanja i sastav međusloja.Primijenite manji pritisak kako biste održali spojnu površinu zavarenog spoja u dobrom kontaktu.Temperatura i vrijeme grijanja imaju veliki utjecaj na performanse spoja.Ako se traži da spoj bude jak kao i osnovni metal i ne utiče na performanse osnovnog metala, parametri procesa povezivanja visoke temperature (kao što je ≥ 1150 ℃) i dugog vremena (kao što je 8 ~ 24 h) će biti usvojeno;Ako je kvalitet spoja smanjen ili osnovni metal ne može izdržati visoku temperaturu, koristi se niža temperatura (1100 ~ 1150 ℃) i kraće vrijeme (1 ~ 8h).Međusloj će uzeti sastav povezanog osnovnog metala kao osnovni sastav i dodati različite elemente za hlađenje, kao što su B, Si, Mn, Nb, itd. Na primjer, sastav legure Udimet je ni-15cr-18.5co-4.3 al-3.3ti-5mo, a sastav međusloja za prolaznu tečnu fazu je b-ni62.5cr15co15mo5b2.5.Svi ovi elementi mogu smanjiti temperaturu topljenja Ni Cr ili Ni Cr Co legura na najnižu, ali je učinak B najočitiji.Osim toga, visoka brzina difuzije B može brzo homogenizirati međuslojnu leguru i osnovni metal.
Vrijeme objave: Jun-13-2022