Лемење на суперлегури

Лемење на суперлегури

(1) Карактеристиките на лемење на суперлегурите можат да се поделат во три категории: никел база, железо база и кобалт база. Тие имаат добри механички својства, отпорност на оксидација и отпорност на корозија на високи температури. Легурата на никел база е најшироко користена во практичното производство.

Суперлегурата содржи повеќе Cr, а на површината за време на загревањето се формира оксиден филм Cr2O3, кој е тешко да се отстрани. Суперлегурите на база на никел содржат Al и Ti, кои лесно се оксидираат кога се загреваат. Затоа, спречувањето или намалувањето на оксидацијата на суперлегурите за време на загревањето и отстранувањето на оксидниот филм е примарен проблем за време на лемењето. Бидејќи бораксот или борната киселина во флуксот можат да предизвикаат корозија на основниот метал на температурата на лемење, борот што се таложи по реакцијата може да навлезе во основниот метал, што резултира со меѓугрануларна инфилтрација. За леани легури на база на никел со висока содржина на Al и Ti, степенот на вакуум во топла состојба не треба да биде помал од 10-2 ~ 10-3pa за време на лемењето за да се избегне оксидација на површината на легурата за време на загревањето.

За легури на база на никел зајакнати во раствор и зајакнати со талог, температурата на лемење треба да биде во согласност со температурата на загревање на третманот во растворот за да се обезбеди целосно растворање на легурните елементи. Температурата на лемење е прениска и легурните елементи не можат целосно да се растворат; Ако температурата на лемење е превисока, зрната на основниот метал ќе пораснат, а својствата на материјалот нема да се обноват дури ни по термичката обработка. Температурата на растворот во цврста состојба на леените легури е висока, што генерално нема да влијае на својствата на материјалот поради превисоката температура на лемење.

Некои суперлегури на база на никел, особено легури зајакнати со талог, имаат тенденција да напукнат поради напрегање. Пред лемењето, напрегањето формирано во процесот мора целосно да се отстрани, а термичкиот напрегање треба да се минимизира за време на лемењето.

(2) Легурата на база на никел од материјал за лемење може да се леми со сребрена база, чист бакар, никел база и активен лем. ​​Кога работната температура на спојот не е висока, може да се користат материјали на база на сребро. Постојат многу видови лемови на база на сребро. За да се намали внатрешниот стрес за време на загревањето со лемење, најдобро е да се избере лем со ниска температура на топење. Fb101 флукс може да се користи за лемење со метал за полнење на база на сребро. Fb102 флукс се користи за лемење со талог зајакнат суперлегура со највисока содржина на алуминиум, и се додава 10% ~ 20% натриум силикат или алуминиумски флукс (како што е fb201). Кога температурата на лемење надминува 900 ℃, треба да се избере fb105 флукс.

При лемење во вакуум или заштитна атмосфера, чистиот бакар може да се користи како метал за полнење за лемење. Температурата на лемење е 1100 ~ 1150 ℃, а спојот нема да предизвика пукање од стрес, но работната температура не треба да надминува 400 ℃.

Металот за полнење за лемење на база на никел е најчесто користениот метал за полнење за лемење во суперлегури поради неговите добри перформанси на високи температури и нема пукање на напрегање за време на лемењето. Главните легури елементи во лемењето на база на никел се Cr, Si, B, а мала количина на лемење содржи и Fe, W, итн. Во споредба со ni-cr-si-b, металот за полнење за лемење b-ni68crwb може да ја намали меѓугрануларната инфилтрација на B во основниот метал и да го зголеми интервалот на температура на топење. Тој е метал за полнење за лемење на работни делови на високи температури и лопатки на турбини. Сепак, флуидноста на лемењето што содржи W се влошува и е тешко да се контролира јазот на спојот.

Металот за полнење со активно дифузно лемење не содржи Si елемент и има одлична отпорност на оксидација и вулканизација. Температурата на лемење може да се избере од 1150 ℃ до 1218 ℃ во зависност од видот на лемењето. По лемењето, лемениот спој со исти својства како основниот метал може да се добие по дифузионен третман од 1066 ℃.

(3) Легурата на база на никел може да се леми во печка со заштитна атмосфера, вакуумско лемење и минливо поврзување со течна фаза. Пред лемењето, површината мора да се одмасти и оксидот да се отстрани со полирање со шмиргла, полирање со филц, триење со ацетон и хемиско чистење. При изборот на параметри на процесот на лемење, треба да се има предвид дека температурата на загревање не треба да биде превисока, а времето на лемење треба да биде кратко за да се избегне силна хемиска реакција помеѓу флуксот и основниот метал. За да се спречи пукање на основниот метал, ладно обработените делови треба да се ослободат од напрегање пред заварувањето, а загревањето на заварувањето треба да биде што е можно порамномерно. За суперлегури зајакнати со талог, деловите прво треба да се третираат со цврст раствор, потоа да се лемат на температура малку повисока од третманот за зајакнување со стареење, и конечно со третман за стареење.

1) Лемење во печка со заштитна атмосфера Лемењето во печка со заштитна атмосфера бара висока чистота на заштитен гас. За суперлегури со w(AL) и w(TI) помали од 0,5%, точката на росење треба да биде пониска од -54 ℃ кога се користи водород или аргон. Кога содржината на Al и Ti се зголемува, површината на легурата сè уште оксидира кога се загрева. Мора да се преземат следниве мерки: Додадете мала количина на флукс (како fb105) и отстранете го оксидниот филм со флукс; На површината на деловите се нанесува слој со дебелина од 0,025 ~ 0,038 mm; Испрскајте го лемењето на површината на материјалот што треба да се леми однапред; Додадете мала количина на гасен флукс, како што е бор трифлуорид.

2) Вакуумско лемење Вакуумското лемење е широко користено за да се добие подобар заштитен ефект и квалитет на лемење. Видете ја табелата 15 за механичките својства на типичните споеви на суперлегури на база на никел. За суперлегури со w(AL) и w(TI) помалку од 4%, подобро е да се галванизира слој од 0,01 ~ 0,015 mm никел на површината, иако навлажнувањето на лемењето може да се обезбеди без посебна претходна обработка. Кога w(AL) и w(TI) надминуваат 4%, дебелината на никел премазот треба да биде 0,020,03 mm. Претенкиот премаз нема заштитен ефект, а предебелиот премаз ќе ја намали цврстината на спојот. Деловите што треба да се заварат може да се стават и во кутијата за вакуумско лемење. Кутијата треба да се наполни со гетер. На пример, Zr апсорбира гас на висока температура, што може да формира локален вакуум во кутијата, со што се спречува оксидација на површината на легурата.

Табела 15 механички својства на вакуумски лемени споеви на типични суперлегури на база на никел

Микроструктурата и цврстината на лемениот спој на Superalloy се менуваат со растојанието за лемење, а дифузиониот третман по лемењето дополнително ќе ја зголеми максималната дозволена вредност на растојанието на спојот. Земајќи ја легурата Inconel како пример, максималниот растојание на Inconel спојот лемен со b-ni82crsib може да достигне 90 μm по дифузиониот третман на 1000 ℃ за 1H; Сепак, за споевите лемени со b-ni71crsib, максималниот растојание е околу 50 μm по дифузиониот третман на 1000 ℃ за 1H.

3) Преодна течна фаза - Преодната течна фаза користи меѓуслојна легура (дебелина од околу 2,5 ~ 100 μm) чија точка на топење е пониска од онаа на основниот метал како метал за полнење. Под мал притисок (0 ~ 0,007 mpa) и соодветна температура (1100 ~ 1250 ℃), меѓуслојниот материјал прво се топи и го навлажнува основниот метал. Поради брзата дифузија на елементите, на спојот се јавува изотермно стврднување за да се формира спојот. Овој метод значително ги намалува барањата за усогласување на површината на основниот метал и го намалува притисокот на заварување. Главните параметри на преодната течна фаза се притисок, температура, време на држење и состав на меѓуслојот. Применете помал притисок за да ја одржите површината на спојувањето на заварениот материјал во добар контакт. Температурата и времето на загревање имаат големо влијание врз перформансите на спојот. Доколку се бара спојот да биде цврст како основниот метал и да не влијае на перформансите на основниот метал, треба да се усвојат параметрите на процесот на поврзување како висока температура (како што е ≥ 1150 ℃) и долго време (како што е 8 ~ 24 часа); доколку квалитетот на поврзувањето е намален или основниот метал не може да издржи висока температура, треба да се користи пониска температура (1100 ~ 1150 ℃) и пократко време (1 ~ 8 часа). Средниот слој треба да го земе составот на поврзаниот основен метал како основен состав и да додаде различни елементи за ладење, како што се B, Si, Mn, Nb, итн. На пример, составот на легурата Udimet е ni-15cr-18.5co-4.3al-3.3ti-5mo, а составот на средниот слој за минливо поврзување во течна фаза е b-ni62.5cr15co15mo5b2.5. Сите овие елементи можат да ја намалат температурата на топење на NiCr или NiCrCo легурите на најниско ниво, но ефектот на B е најочигледен. Покрај тоа, високата брзина на дифузија на B може брзо да ја хомогенизира меѓуслојната легура и основниот метал.