1. مادة اللحام
(1) نادرًا ما يُلحم التيتانيوم وسبائكه الأساسية باللحام الناعم. تشمل معادن حشو اللحام المستخدمة بشكل رئيسي قاعدة من الفضة، وقاعدة من الألومنيوم، وقاعدة من التيتانيوم، وقاعدة من الزركونيوم والتيتانيوم.
يُستخدم لحام الفضة بشكل رئيسي في المكونات التي تقل درجة حرارتها عن 540 درجة مئوية. تتميز الوصلات المستخدمة في لحام الفضة الخالصة بضعف المتانة، وسهولة التشقق، ومقاومة ضعيفة للتآكل والأكسدة. درجة حرارة لحام النحاس والفضة أقل من درجة حرارة لحام النحاس والفضة، إلا أن قابلية البلل تقل بزيادة محتوى النحاس. يمكن لحام النحاس والفضة المحتوي على كمية صغيرة من الليثيوم أن يُحسّن قابلية البلل ودرجة السبائك بين اللحام والمعدن الأساسي. يتميز لحام الليثيوم والفضة بانخفاض درجة انصهاره وقابليته العالية للاختزال. وهو مناسب لحام التيتانيوم وسبائكه في أجواء واقية. ومع ذلك، فإن اللحام الفراغي قد يُلوث الفرن بسبب تبخر الليثيوم. يُعد معدن الحشو Ag-5al- (0.5 ~ 1.0) Mn معدن الحشو المفضل لمكونات سبائك التيتانيوم رقيقة الجدران. يتميز الوصل الملحوم بمقاومة جيدة للأكسدة والتآكل. يوضح الجدول 12 قوة القص لوصلات التيتانيوم وسبائكه الملحومة بمعدن الحشو الفضي.
الجدول 12 معلمات عملية اللحام وقوة وصلة التيتانيوم وسبائك التيتانيوم
تتميز لحامات الألومنيوم بدرجة حرارة لحام منخفضة، مما يمنع تكون سبيكة التيتانيوم β. يُقلل تحول الطور من متطلبات اختيار مواد وهياكل تركيبات اللحام. التفاعل بين معدن الحشو والمعدن الأساسي منخفض، والذوبان والانتشار غير واضحين، لكن مرونة معدن الحشو جيدة، ويسهل لف معدن الحشو والمعدن الأساسي معًا، مما يجعله مناسبًا جدًا للحام مشعات سبائك التيتانيوم، وهياكل قرص العسل، والهياكل الرقائقية.
تحتوي مواد الصهر القائمة على التيتانيوم أو الزركونيوم التيتانيوم عادةً على النحاس والنيكل وعناصر أخرى، والتي تنتشر بسرعة في المصفوفة وتتفاعل مع التيتانيوم أثناء اللحام، مما يؤدي إلى تآكل المصفوفة وتكوين طبقة هشة. لذلك، يجب التحكم بدقة في درجة حرارة اللحام ومدة التثبيت أثناء اللحام، وتجنب استخدامه لحام الهياكل رقيقة الجدران قدر الإمكان. يُعدّ لحام B-ti48zr48be لحامًا نموذجيًا من التيتانيوم والزركونيوم. يتميز بقابلية جيدة للبلل مع التيتانيوم، ولا يميل المعدن الأساسي إلى تكوين حبيبات أثناء اللحام.
(2) معادن حشو اللحام للزركونيوم والسبائك الأساسية يشمل لحام الزركونيوم والسبائك الأساسية بشكل أساسي b-zr50ag50، وb-zr76sn24، وb-zr95be5، وما إلى ذلك، والتي تستخدم على نطاق واسع في لحام أنابيب سبائك الزركونيوم في مفاعلات الطاقة النووية.
(3) يُمكن الحصول على نتائج مُرضية باستخدام تدفق اللحام مع الغلاف الواقي لسبائك التيتانيوم والزركونيوم والسبائك القاعدية في الفراغ والأجواء الخاملة (الهيليوم والأرجون). يُستخدَم الأرجون عالي النقاء للحام المُحمّى بالأرجون، ويجب أن تكون نقطة الندى -54 درجة مئوية أو أقل. يجب استخدام تدفق لحام خاص يحتوي على فلوريد وكلوريد معادن الصوديوم والبوتاسيوم والليثيوم للحام اللهب.
2. تقنية اللحام
قبل اللحام، يجب تنظيف السطح جيدًا، وإزالة الشحوم، وإزالة طبقة الأكسيد. تُزال طبقة الأكسيد السميكة ميكانيكيًا، أو بالنفخ الرملي، أو بحمام الملح المنصهر. يمكن إزالة طبقة الأكسيد الرقيقة بمحلول يحتوي على 20% إلى 40% من حمض النيتريك و2% من حمض الهيدروفلوريك.
لا يُسمح للتيتانيوم والزركونيوم وسبائكهما بملامسة سطح الوصلة للهواء أثناء التسخين باللحام. يمكن إجراء اللحام تحت حماية الفراغ أو الغاز الخامل. يمكن استخدام التسخين بالحث عالي التردد أو التسخين مع الحماية. يُعد التسخين بالحث أفضل طريقة للأجزاء الصغيرة المتماثلة، بينما يُعد اللحام في الفرن أكثر فائدة للمكونات الكبيرة والمعقدة.
يجب اختيار النيكل والكروم والحديد والموليبدينوم والتيتانيوم ومواد أخرى كعناصر تسخين للحام التيتانيوم والزركونيوم وسبائكهما. يجب عدم استخدام معدات تحتوي على الجرافيت المكشوف كعناصر تسخين لتجنب تلوث الكربون. يجب أن تُصنع تجهيزات اللحام من مواد ذات متانة عالية في درجات الحرارة العالية، ومعامل تمدد حراري مماثل لمعامل التمدد الحراري للتيتانيوم أو الزركونيوم، وتفاعلية منخفضة مع المعادن الأساسية.
وقت النشر: ١٣ يونيو ٢٠٢٢