Лемење на суперлегури

Лемење на суперлегури

(1) Лемење карактеристики суперлегури може да се подели во три категории: никел база, железо база и кобалт база.Имаат добри механички својства, отпорност на оксидација и отпорност на корозија при високи температури.Легурата на база на никел е најшироко користена во практичното производство.

Суперлегурата содржи повеќе Cr, а на површината при загревањето се формира филм од оксид Cr2O3 кој тешко се отстранува.Суперлегурите на база на никел содржат Al и Ti, кои лесно се оксидираат кога се загреваат.Затоа, да се спречи или намали оксидацијата на суперлегурите за време на загревањето и да се отстрани оксидната фолија е примарен проблем за време на лемењето.Бидејќи бораксот или борната киселина во флуксот може 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 интергрануларна инфилтрација.За леано никел базни легури 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 легурите на база на никел зајакнати со раствор и зајакнати со врнежи, температурата на лемење треба да биде конзистентна со температурата на загревање на третманот со раствор за да се обезбеди целосно растворање на елементите од легура.Температурата на лемење е премногу ниска, а елементите од легура не можат целосно да се растворат;Ако температурата на лемење е превисока, зрната на основниот метал ќе порасне, а својствата на материјалот нема да се обноват дури и по термичка обработка.Температурата на цврстиот раствор на леаните базни легури е висока, што генерално нема да влијае на својствата на материјалот поради превисоката температура на лемење.

Некои суперлегури на база на никел, особено легурите зајакнати со врнежи, имаат тенденција на напукнување.Пред лемењето, напрегањето формирано во процесот мора целосно да се отстрани, а термичкиот стрес треба да се минимизира за време на лемењето.

(2) Материјал за лемење, легура на база на никел може да се леме со сребрена основа, чист бакар, никел база и активно лемење.Кога работната температура на спојницата не е висока, може да се користат материјали базирани на сребро.Постојат многу видови лемови базирани на сребро.За да се намали внатрешниот стрес при загревање со лемење, најдобро е да се избере лемење со ниска температура на топење.Fb101 флукс може да се користи за лемење со сребрен основен метал за полнење.Fb102 флукс се користи за лемење зајакната суперлегура со врнежи со највисока содржина на алуминиум и се додава 10% ~ 20% натриум силикат или алуминиумски флукс (како fb201).Кога температурата на лемење надминува 900 ℃, ќе се избере флукс fb105.

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

Металот за полнење за лемење со основа од никел е најчесто користениот метал за полнење за лемење во Суперлегурите поради неговите добри перформанси на високи температури и без напукнување при лемење.Главните елементи од легура во лемењето со база на никел се Cr, Si, B, а мала количина на лемење содржи и Fe, W итн. од B во основниот метал и зголемете го интервалот на температурата на топење.Тоа е метал за полнење за лемење за лемење на работни делови со висока температура и лопатки на турбината.Сепак, флуидноста на лемењето што содржи W станува полоша и јазот на зглобот е тешко да се контролира.

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

(3) Процесот на лемење никел базна легура може да прифати лемење во печка за заштитна атмосфера, вакуумско лемење и минливо поврзување со течна фаза.Пред лемењето, површината мора да се обезмасти и да се отстрани оксидот со полирање со шкурка, полирање на тркалата од филц, чистење со ацетон и хемиско чистење.При изборот на параметрите на процесот на лемење, треба да се забележи дека температурата на загревање не треба да биде превисока и 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 стресот пред заварувањето, а загревањето на заварувањето треба да биде што е можно подеднакво.За суперлегурите зајакнати со врнежи, деловите прво треба да подлежат на третман со цврст раствор, потоа да се лемеат на температура малку повисока од третманот за зајакнување на стареењето и на крајот третман на стареење.

1) Лемење во печка за заштитна атмосфера Лемењето во печка за заштитна атмосфера бара висока чистота на заштитниот 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 следните мерки;Додадете мала количина на флукс (како fb105) и отстранете го оксидниот филм со флукс;На површината на деловите се поставува облога со дебелина од 0,025 ~ 0,038 mm;Испрскајте го лемењето на површината на материјалот што треба да се лемежи однапред;Додадете мала количина на флукс на гас, како што е бор трифлуорид.

2) Вакуумско лемење вакуумското лемење е широко користено за да се добие подобар ефект на заштита и квалитет на лемење.Видете ја табела 15 за механичките својства на типични споеви од суперлегура на база на никел.За суперлегури со w (AL) и w (TI) помали од 4%, подобро е да се поплочи слој од 0,01 ~ 0,015 mm никел на површината, иако мокрењето на лемењето може да се обезбеди без посебен предтретман.Кога w (AL) и w (TI) надминуваат 4%, дебелината на облогата од никел треба да биде 0,020,03 mm.Премногу тенка облога нема заштитен ефект, а премногу густата облога ќе ја намали цврстината на спојницата.Деловите што треба да се заварат може да се стават и во кутијата за вакуумско лемење.Кутијата треба да се наполни со ватер.На пример, Zr апсорбира гас на висока температура, што може да формира локален вакуум во кутијата, со што се спречува оксидацијата 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 јазот за лемење, а третманот со дифузија по лемењето дополнително ќе ја зголеми максималната дозволена вредност на јазот на спојницата.Земајќи ја легурата на Инконел како пример, максималниот јаз на спојката Инконел лемената со b-ni82crsib може да достигне 90um по дифузната обработка на 1000 ℃ за 1H;Како и да е, за зглобовите лемено со b-ni71crsib, максималната празнина е околу 50um по дифузиониот третман на 1000 ℃ за 1H.

3) Приклучок за преодна течна фаза Преодната врска со течна фаза ја користи меѓуслојната легура (дебела околу 2,5 ~ 100um) чија точка на топење е пониска од основниот метал како метал за полнење.Под мал притисок (0 ~ 0,007mpa) и соодветна температура (1100 ~ 1250 ℃), меѓуслојниот материјал прво се топи и го навлажнува основниот метал.Поради брзата дифузија на елементите, изотермалното зацврстување се јавува на зглобот за да се формира спој.Овој метод во голема мера ги намалува барањата за усогласување на површината на основниот метал и го намалува притисокот на заварувањето.Главните параметри на минливиот течен фазен спој се притисокот, температурата, времето на задржување и составот на меѓуслојот.Нанесете помал притисок за да ја одржите површината за парење на заварот во добар контакт.Температурата и времето на загревање имаат големо влијание врз работата на зглобот.Доколку се бара спојот да биде цврст како основниот метал и да не влијае на перформансите на основниот метал, параметрите на процесот на поврзување со висока температура (како што се ≥ 1150 ℃) и долго време (како што се 8 ~ 24 часа) ќе бидат усвоен;Ако квалитетот на поврзувањето на спојницата е намален или основниот метал не може да издржи висока температура, ќе се користи пониска температура (1100 ~ 1150 ℃) и пократко време (1 ~ 8 ч).Средниот слој ќе го земе составот на поврзаниот основен метал како основен состав и ќе додаде различни елементи за ладење, како што се B, Si, Mn, Nb итн. На пример, составот на легура Udimet е ni-15cr-18.5co-4.3 al-3.3ti-5mo, а составот на среден слој за минливо поврзување со течна фаза е b-ni62.5cr15co15mo5b2.5.Сите овие елементи можат да ја намалат температурата на топење на легурите Ni Cr или Ni Cr Co на најниско ниво, но ефектот на Б е најочигледен.Покрај тоа, високата стапка на дифузија на B може брзо да ги хомогенизира меѓуслојната легура и основниот метал.