لحام من السبائك الفائقة

لحام من السبائك الفائقة

(1) خصائص اللحام بالنحاس يمكن تقسيم السبائك الفائقة إلى ثلاث فئات: قاعدة النيكل وقاعدة الحديد وقاعدة الكوبالت.لديهم خصائص ميكانيكية جيدة ، ومقاومة الأكسدة ومقاومة التآكل في درجات الحرارة العالية.سبائك النيكل الأساسية هي الأكثر استخدامًا في الإنتاج العملي.

تحتوي السبائك الفائقة على المزيد من الكروم ، ويتكون فيلم أكسيد Cr2O3 الذي يصعب إزالته على السطح أثناء التسخين.تحتوي سبائك النيكل الفائقة القاعدة على Al و Ti ، والتي تتأكسد بسهولة عند تسخينها.لذلك ، فإن منع أو تقليل أكسدة السبائك الفائقة أثناء التسخين وإزالة طبقة الأكسيد هي المشكلة الأساسية أثناء اللحام بالنحاس.نظرًا لأن البورون أو حمض البوريك في التدفق يمكن أن يتسبب في تآكل المعدن الأساسي عند درجة حرارة اللحام بالنحاس ، فإن البورون المترسب بعد التفاعل يمكن أن يخترق المعدن الأساسي ، مما يؤدي إلى التسلل بين الخلايا الحبيبية.بالنسبة لسبائك قاعدة النيكل المصبوب التي تحتوي على نسبة عالية من Al و Ti ، يجب ألا تقل درجة الفراغ في الحالة الساخنة عن 10-2 ~ 10-3pa أثناء اللحام بالنحاس لتجنب الأكسدة على سطح السبيكة أثناء التسخين.

بالنسبة للمحلول المعزز وسبائك النيكل المعزز بالترسيب ، يجب أن تكون درجة حرارة اللحام متسقة مع درجة حرارة التسخين لمعالجة المحلول لضمان الذوبان الكامل لعناصر السبائك.درجة حرارة اللحام منخفضة جدًا ، ولا يمكن إذابة عناصر السبائك تمامًا ؛إذا كانت درجة حرارة اللحام بالنحاس عالية جدًا ، فسوف تنمو حبيبات المعدن الأساسي ، ولن يتم استعادة خصائص المواد حتى بعد المعالجة الحرارية.درجة حرارة المحلول الصلب لسبائك القاعدة المصبوبة عالية ، والتي لن تؤثر بشكل عام على خصائص المواد بسبب ارتفاع درجة حرارة اللحام بالنحاس.

تميل بعض السبائك الفائقة من النيكل ، وخاصة السبائك المعززة بالترسيب ، إلى تكسير الإجهاد.قبل اللحام بالنحاس ، يجب إزالة الضغط المتشكل في العملية بالكامل ، ويجب تقليل الضغط الحراري أثناء اللحام بالنحاس.

(2) يمكن لحام سبائك قاعدة النيكل من مادة اللحام بالنحاس مع قاعدة فضية ونحاس نقي وقاعدة نيكل ولحام نشط.عندما لا تكون درجة حرارة العمل للمفصل عالية ، يمكن استخدام المواد ذات الأساس الفضي.هناك أنواع كثيرة من الجنود على أساس الفضة.من أجل تقليل الضغط الداخلي أثناء التسخين بالنحاس ، من الأفضل اختيار اللحام بدرجة حرارة انصهار منخفضة.يمكن استخدام التدفق Fb101 للنحاس مع معدن حشو القاعدة الفضي.يتم استخدام تدفق Fb102 للسبائك الفائق المعزز بالنحاس الذي يحتوي على أعلى محتوى من الألومنيوم ، ويضاف 10٪ ~ 20٪ سيليكات الصوديوم أو تدفق الألومنيوم (مثل fb201).عندما تتجاوز درجة حرارة اللحام بالنحاس 900 ℃ ، يجب اختيار تدفق fb105.

عند اللحام بالنحاس في الفراغ أو الجو الوقائي ، يمكن استخدام النحاس النقي كمعدن حشو مختلط.درجة حرارة اللحام بالنحاس هي 1100 ~ 1150 ℃ ، ولن ينتج المفصل تكسير إجهاد ، لكن يجب ألا تتجاوز درجة حرارة العمل 400 ℃.

يعد معدن حشو اللحام بالنحاس ذو قاعدة النيكل أكثر المعادن استخدامًا في السبائك الفائقة نظرًا لأدائه الجيد في درجات الحرارة العالية وعدم وجود تكسير إجهاد أثناء اللحام بالنحاس.عناصر السبائك الرئيسية في لحام قاعدة النيكل هي Cr ، Si ، B ، وكمية صغيرة من اللحام تحتوي أيضًا على Fe ، W ، إلخ. من B في المعدن الأساسي وزيادة الفاصل الزمني لدرجة حرارة الانصهار.إنه معدن حشو مختلط للنحاس أجزاء العمل ذات درجة الحرارة العالية وشفرات التوربينات.ومع ذلك ، فإن سيولة اللحام المحتوي على W تزداد سوءًا ويصعب التحكم في فجوة المفصل.

لا يحتوي معدن حشو اللحام بالنحاس النشط على عنصر Si ولديه مقاومة أكسدة ممتازة ومقاومة الفلكنة.يمكن تحديد درجة حرارة اللحام بالنحاس من 1150 إلى 1218 ℃ حسب نوع اللحام.بعد اللحام بالنحاس ، يمكن الحصول على الوصلة الملحومة بالنحاس بنفس خصائص المعدن الأساسي بعد معالجة الانتشار 1066.

(3) يمكن لسبائك قاعدة النيكل بعملية اللحام أن تتبنى اللحام بالنحاس في فرن الغلاف الجوي الواقي ، اللحام بالنحاس بالفراغ ووصلة المرحلة السائلة العابرة.قبل اللحام بالنحاس ، يجب إزالة الشحوم من السطح وإزالة الأكسيد عن طريق تلميع ورق الصنفرة وتلميع عجلة اللباد وتنظيف الأسيتون والتنظيف الكيميائي.عند اختيار معلمات عملية اللحام بالنحاس ، يجب ملاحظة أن درجة حرارة التسخين يجب ألا تكون عالية جدًا وأن وقت اللحام بالنحاس يجب أن يكون قصيرًا لتجنب تفاعل كيميائي قوي بين التدفق والمعدن الأساسي.من أجل منع تكسير المعدن الأساسي ، يجب إزالة الضغط عن الأجزاء المعالجة على البارد قبل اللحام ، ويجب أن يكون تسخين اللحام موحدًا قدر الإمكان.بالنسبة للسبائك الفائقة المعزز بالترسيب ، يجب أن تخضع الأجزاء لمعالجة المحلول الصلب أولاً ، ثم يتم لحامها بالنحاس عند درجة حرارة أعلى قليلاً من معالجة تقوية الشيخوخة ، وأخيراً معالجة الشيخوخة.

1) اللحام بالنحاس في فرن الغلاف الجوي الواقي بالنحاس في فرن الغلاف الجوي الواقي يتطلب درجة نقاء عالية من غاز التدريع.بالنسبة للسبائك الفائقة مع w (AL) و w (TI) أقل من 0.5٪ ، يجب أن تكون نقطة الندى أقل من -54 ℃ عند استخدام الهيدروجين أو الأرجون.عندما يزداد محتوى Al و Ti ، لا يزال سطح السبيكة يتأكسد عند تسخينه.يجب اتخاذ التدابير التالية ؛أضف كمية صغيرة من التدفق (مثل fb105) وقم بإزالة فيلم الأكسيد بالتدفق ؛طلاء بسمك 0.025 ~ 0.038 مم مطلي على سطح الأجزاء ؛رش اللحام على سطح المادة المراد لحامها بالنحاس مسبقًا ؛أضف كمية صغيرة من تدفق الغاز ، مثل البورون ثلاثي فلوريد.

2) يستخدم لحام الفراغ بالنحاس على نطاق واسع للحصول على تأثير حماية أفضل وجودة لحام.انظر الجدول 15 للخصائص الميكانيكية للوصلات الفائقة المصنوعة من سبائك النيكل النموذجية.بالنسبة للسبائك الفائقة التي تحتوي على w (AL) و w (TI) أقل من 4٪ ، فمن الأفضل طلاء طبقة من النيكل 0.01 ~ 0.015 مم على السطح ، على الرغم من إمكانية ترطيب اللحام بدون معالجة مسبقة خاصة.عندما يتجاوز w (AL) و w (TI) 4٪ ، يجب أن يكون سمك طلاء النيكل 0.020.03 مم.الطلاء الرقيق جدًا ليس له تأثير وقائي ، والطلاء السميك جدًا سيقلل من قوة المفصل.يمكن أيضًا وضع الأجزاء المراد لحامها في الصندوق من أجل اللحام بالنحاس.يجب ملء الصندوق بجالب.على سبيل المثال ، يمتص Zr الغاز عند درجة حرارة عالية ، والذي يمكن أن يشكل فراغًا محليًا في الصندوق ، وبالتالي يمنع أكسدة سطح السبيكة.

الجدول 15 الخصائص الميكانيكية للوصلات الملحومة بالنحاس الفراغي للسبائك الفائقة القاعدة النموذجية من النيكل

تتغير البنية المجهرية وقوة المفصل النحاسي من Superalloy مع فجوة اللحام ، كما أن علاج الانتشار بعد اللحام بالنحاس سيزيد من القيمة القصوى المسموح بها لفجوة المفصل.بأخذ سبيكة Inconel كمثال ، يمكن أن تصل الفجوة القصوى لمفصل Inconel الملحومة بالنحاس مع b-ni82crsib إلى 90um بعد معالجة الانتشار عند 1000 ℃ لمدة ساعة واحدة ؛ومع ذلك ، بالنسبة للمفاصل الملحومة بالنحاس بـ b-ni71crsib ، تبلغ الفجوة القصوى حوالي 50 ميكرومتر بعد معالجة الانتشار عند 1000 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة.

3) اتصال المرحلة السائلة العابرة يستخدم اتصال الطور السائل العابر سبيكة الطبقة البينية (حوالي 2.5 ~ 100 ميكرومتر) التي تكون نقطة انصهارها أقل من المعدن الأساسي كمعدن حشو.تحت ضغط صغير (0 ~ 0.007 ميجا باسكال) ودرجة حرارة مناسبة (1100 ~ 1250 درجة مئوية) ، تذوب مادة الطبقة البينية أولاً وترطب المعدن الأساسي.بسبب الانتشار السريع للعناصر ، يحدث التصلب متساوي الحرارة عند المفصل لتشكيل المفصل.تقلل هذه الطريقة بشكل كبير من متطلبات المطابقة لسطح المعدن الأساسي وتقلل من ضغط اللحام.المعلمات الرئيسية لاتصال المرحلة السائلة العابرة هي الضغط ودرجة الحرارة ووقت الاحتفاظ وتكوين الطبقة البينية.استخدم ضغطًا أقل للحفاظ على سطح التزاوج من اللحام في اتصال جيد.درجة حرارة التسخين والوقت لهما تأثير كبير على أداء المفصل.إذا كان المفصل مطلوبًا أن يكون قويًا مثل المعدن الأساسي ولا يؤثر على أداء المعدن الأساسي ، فيجب أن تكون معلمات عملية التوصيل لدرجة الحرارة العالية (مثل ≥ 1150 ℃) والوقت الطويل (مثل 8 ~ 24 ساعة) مُتَبنى؛في حالة انخفاض جودة الوصلة أو عدم قدرة المعدن الأساسي على تحمل درجات الحرارة المرتفعة ، يجب استخدام درجة حرارة منخفضة (1100 ~ 1150 درجة مئوية) ووقت أقصر (1 ~ 8 ساعات).يجب أن تأخذ الطبقة المتوسطة التركيبة المعدنية الأساسية المتصلة كتركيب أساسي ، وتضيف عناصر تبريد مختلفة ، مثل B ، Si ، Mn ، Nb ، إلخ. على سبيل المثال ، تكوين سبيكة Udimet هو ni-15cr-18.5co-4.3 al-3.3ti-5mo ، وتكوين الطبقة المتوسطة لوصلة المرحلة السائلة العابرة هو b-ni62.5cr15co15mo5b2.5.كل هذه العناصر يمكن أن تقلل درجة حرارة انصهار سبائك Ni Cr أو Ni Cr Co إلى أدنى مستوى ، ولكن تأثير B هو الأكثر وضوحًا.بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يؤدي معدل الانتشار العالي لـ B إلى تجانس سبيكة الطبقة البينية والمعدن الأساسي بسرعة.