Super ərintilərin lehimlənməsi

Super ərintilərin lehimlənməsi

(1) Lehimləmə xüsusiyyətlərinə görə super ərintilər üç kateqoriyaya bölünə bilər: nikel əsaslı, dəmir əsaslı və kobalt əsaslı. Onlar yaxşı mexaniki xüsusiyyətlərə, yüksək temperaturda oksidləşmə müqavimətinə və korroziyaya davamlılığa malikdirlər. Nikel əsaslı ərinti praktik istehsalda ən çox istifadə olunur.

Superərinti daha çox Cr ehtiva edir və qızdırma zamanı səthdə çıxarılması çətin olan Cr2O3 oksid təbəqəsi əmələ gəlir. Nikel əsaslı superərintilər qızdırıldıqda oksidləşməsi asan olan Al və Ti ehtiva edir. Buna görə də, qızdırma zamanı superərintilərin oksidləşməsinin qarşısını almaq və ya azaltmaq, həmçinin oksid təbəqəsini çıxarmaq lehimləmə zamanı əsas problemdir. Fluxdakı boraks və ya bor turşusu lehimləmə temperaturunda əsas metalın korroziyasına səbəb ola bildiyindən, reaksiyadan sonra çökən bor əsas metala nüfuz edə bilər və nəticədə dənəvərlərarası infiltrasiyaya səbəb olur. Yüksək Al və Ti tərkibli tökmə nikel əsaslı ərintilər üçün, qızdırma zamanı ərinti səthində oksidləşmənin qarşısını almaq üçün lehimləmə zamanı isti vəziyyətdə vakuum dərəcəsi 10-2 ~ 10-3pa-dan az olmamalıdır.

Məhlul ilə möhkəmləndirilmiş və çöküntü ilə möhkəmləndirilmiş nikel əsaslı ərintilər üçün, ərinti elementlərinin tam həll olunmasını təmin etmək üçün lehimləmə temperaturu məhlul emalının qızdırma temperaturu ilə uyğun olmalıdır. Lehimləmə temperaturu çox aşağıdır və ərinti elementləri tamamilə həll edilə bilməz; Lehimləmə temperaturu çox yüksəkdirsə, əsas metal dənəciyi böyüyəcək və istilik emalından sonra belə material xüsusiyyətləri bərpa olunmayacaq. Tökmə əsaslı ərintilərin bərk məhlul temperaturu yüksəkdir ki, bu da ümumiyyətlə çox yüksək lehimləmə temperaturu səbəbindən material xüsusiyyətlərinə təsir göstərməyəcəkdir.

Bəzi nikel əsaslı super ərintilər, xüsusən də çöküntü ilə möhkəmləndirilmiş ərintilər, gərginlik çatlamasına meyllidir. Lehimləmədən əvvəl, prosesdə əmələ gələn gərginlik tamamilə aradan qaldırılmalı və lehimləmə zamanı istilik gərginliyi minimuma endirilməlidir.

(2) Lehimləmə materialı olan nikel əsaslı ərinti gümüş əsaslı, təmiz mis, nikel əsaslı və aktiv lehimlə lehimlənə bilər. Birləşmənin işləmə temperaturu yüksək olmadıqda, gümüş əsaslı materiallardan istifadə edilə bilər. Gümüş əsaslı lehimlərin bir çox növü mövcuddur. Lehimləmə qızdırması zamanı daxili gərginliyi azaltmaq üçün aşağı ərimə temperaturuna malik lehim seçmək ən yaxşısıdır. Fb101 flux gümüş əsaslı doldurucu metal ilə lehimləmə üçün istifadə edilə bilər. Fb102 flux ən yüksək alüminium tərkibli çöküntü ilə gücləndirilmiş super ərinti ilə lehimləmə üçün istifadə olunur və 10% ~ 20% natrium silikat və ya alüminium flux (məsələn, fb201) əlavə edilir. Lehimləmə temperaturu 900 ℃-dən çox olduqda, fb105 flux seçilməlidir.

Vakuumda və ya qoruyucu atmosferdə lehimləmə zamanı təmiz mis lehimləmə doldurucu metal kimi istifadə edilə bilər. Lehimləmə temperaturu 1100 ~ 1150 ℃-dir və birləşmə gərginlik çatlamasına səbəb olmayacaq, lakin işləmə temperaturu 400 ℃-dən çox olmamalıdır.

Nikel əsaslı lehimləmə doldurucu metalı, yüksək temperatur göstəricilərinə və lehimləmə zamanı gərginlik çatlamasının olmamasına görə Super ərintilərdə ən çox istifadə edilən lehimləmə doldurucu metalıdır. Nikel əsaslı lehimdəki əsas ərinti elementləri Cr, Si, B-dir və az miqdarda lehimdə Fe, W və s. də var. Ni-cr-si-b ilə müqayisədə b-ni68crwb lehimləmə doldurucu metalı B-nin əsas metala dənəvərlərarası infiltrasiyasını azalda və ərimə temperaturu intervalını artıra bilər. Yüksək temperaturlu işçi hissələri və turbin bıçaqlarını lehimləmək üçün lehimləmə doldurucu metaldır. Lakin, W tərkibli lehimin axıcılığı pisləşir və birləşmə boşluğunu idarə etmək çətindir.

Aktiv diffuziya lehimləmə doldurucu metalı Si elementi ehtiva etmir və əla oksidləşmə və vulkanizasiya müqavimətinə malikdir. Lehimləmə temperaturu lehim növünə görə 1150 ℃-dən 1218 ℃-ə qədər seçilə bilər. Lehimləmədən sonra, əsas metal ilə eyni xüsusiyyətlərə malik lehimlənmiş birləşmə 1066 ℃ diffuziya müalicəsindən sonra əldə edilə bilər.

(3) Lehimləmə prosesində nikel əsaslı ərinti qoruyucu atmosfer sobasında, vakuum lehimləməsində və keçici maye fazalı birləşmədə lehimləməni tətbiq edə bilər. Lehimləmədən əvvəl səth yağsızlaşdırılmalı və zımpara cilalanması, keçə çarxının cilalanması, asetonla təmizləmə və kimyəvi təmizləmə ilə oksid təmizlənməlidir. Lehimləmə prosesi parametrlərini seçərkən, flüs və əsas metal arasında güclü kimyəvi reaksiyanın qarşısını almaq üçün qızdırma temperaturunun çox yüksək olmaması və lehimləmə müddətinin qısa olması lazım olduğunu nəzərə almaq lazımdır. Əsas metalın çatlamasının qarşısını almaq üçün soyuq işlənmiş hissələr qaynaqdan əvvəl gərginlikdən azad edilməli və qaynaq qızdırılması mümkün qədər vahid olmalıdır. Çöküntü ilə gücləndirilmiş super ərintilər üçün hissələr əvvəlcə bərk məhlul emalına məruz qalmalı, sonra yaşlanma gücləndirmə emalından bir qədər yüksək temperaturda lehimlənməli və nəhayət yaşlanma emalı aparılmalıdır.

1) Qoruyucu atmosfer sobasında lehimləmə Qoruyucu atmosfer sobasında lehimləmə yüksək təmizlikli qoruyucu qaz tələb edir. w (AL) və w (TI) 0,5%-dən az olan super ərintilər üçün hidrogen və ya argon istifadə edildikdə şeh nöqtəsi -54 ℃-dən aşağı olmalıdır. Al və Ti tərkibi artdıqda, ərinti səthi qızdırıldıqda yenə də oksidləşir. Aşağıdakı tədbirlər görülməlidir; Az miqdarda flux (məsələn, fb105) əlavə edin və fluxlu oksid filmini çıxarın; hissələrin səthinə 0,025 ~ 0,038 mm qalınlığında örtük çəkilir; Lehimi əvvəlcədən lehimlənəcək materialın səthinə püskürdün; Az miqdarda qaz fluxuru, məsələn, bor triflorid əlavə edin.

2) Vakuumla lehimləmə vakuumla lehimləmə daha yaxşı qoruma effekti və lehimləmə keyfiyyəti əldə etmək üçün geniş istifadə olunur. Tipik nikel əsaslı super ərinti birləşmələrinin mexaniki xüsusiyyətləri üçün cədvəl 15-ə baxın. w (AL) və w (TI) 4%-dən az olan super ərintilər üçün səthə 0,01 ~ 0,015 mm nikel təbəqəsi elektroliz etmək daha yaxşıdır, baxmayaraq ki, lehimin islanması xüsusi əvvəlcədən işləmə olmadan təmin edilə bilər. w (AL) və w (TI) 4%-dən çox olduqda, nikel örtüyünün qalınlığı 0,020,03 mm olmalıdır. Çox nazik örtük qoruyucu təsir göstərmir və çox qalın örtük birləşmənin möhkəmliyini azaldacaq. Qaynaq ediləcək hissələr də vakuumla lehimləmə üçün qutuya yerləşdirilə bilər. Qutu getter ilə doldurulmalıdır. Məsələn, Zr yüksək temperaturda qazı udur ki, bu da qutuda lokal vakuum yarada bilər və beləliklə, ərinti səthinin oksidləşməsinin qarşısını alır.

Cədvəl 15 Tipik nikel əsaslı super ərintilərin vakuumla lehimlənmiş birləşmələrinin mexaniki xüsusiyyətləri

Superalloy-un lehimli birləşməsinin mikrostrukturu və möhkəmliyi lehimləmə boşluğu ilə dəyişir və lehimləmədən sonra diffuziya müalicəsi birləşmə boşluğunun maksimum icazə verilən dəyərini daha da artıracaq. Nümunə olaraq Inconel ərintisini götürsək, b-ni82crsib ilə lehimlənmiş Inconel birləşməsinin maksimum boşluğu 1000 ℃-də 1 saat ərzində diffuziya müalicəsindən sonra 90 um-a çata bilər; Lakin, b-ni71crsib ilə lehimlənmiş birləşmələr üçün 1000 ℃-də 1 saat ərzində diffuziya müalicəsindən sonra maksimum boşluq təxminən 50 um-dur.

3) Keçici maye fazalı birləşmə, keçici maye fazalı birləşmə, doldurucu metal kimi ərimə nöqtəsi əsas metaldan aşağı olan təbəqələrarası ərintidən (təxminən 2,5 ~ 100um qalınlığında) istifadə edir. Kiçik bir təzyiq (0 ~ 0,007mpa) və müvafiq temperatur (1100 ~ 1250 ℃) altında, təbəqələrarası material əvvəlcə əsas metalı əridir və nəmləndirir. Elementlərin sürətli yayılması səbəbindən birləşməni əmələ gətirmək üçün birləşmədə izotermik bərkimə baş verir. Bu üsul əsas metal səthinin uyğunluq tələblərini xeyli azaldır və qaynaq təzyiqini azaldır. Keçici maye fazalı birləşmənin əsas parametrləri təzyiq, temperatur, saxlama müddəti və təbəqələrarası təbəqənin tərkibidir. Qaynaq yerinin uyğunlaşma səthini yaxşı təmasda saxlamaq üçün daha az təzyiq tətbiq edin. İstilik temperaturu və vaxtı birləşmənin işinə böyük təsir göstərir. Əgər birləşmənin əsas metal qədər möhkəm olması tələb olunursa və əsas metalın işinə təsir etmirsə, yüksək temperatur (məsələn, ≥ 1150 ℃) və uzun müddət (məsələn, 8 ~ 24 saat) qoşulma prosesi parametrləri qəbul edilməlidir; Əgər birləşmənin qoşulma keyfiyyəti aşağı düşürsə və ya əsas metal yüksək temperatura davam gətirə bilmirsə, daha aşağı temperatur (1100 ~ 1150 ℃) və daha qısa müddət (1 ~ 8 saat) istifadə edilməlidir. Aralıq təbəqə əsas tərkib kimi birləşdirilmiş əsas metal tərkibini götürməli və B, Si, Mn, Nb və s. kimi müxtəlif soyutma elementləri əlavə etməlidir. Məsələn, Udimet ərintisinin tərkibi ni-15cr-18.5co-4.3al-3.3ti-5mo, keçici maye fazalı birləşmə üçün ara təbəqənin tərkibi isə b-ni62.5cr15co15mo5b2.5-dir. Bütün bu elementlər NiCr və ya NiCrCo ərintilərinin ərimə temperaturunu ən aşağı səviyyəyə endirə bilər, lakin B-nin təsiri ən barizdir. Bundan əlavə, B-nin yüksək diffuziya sürəti təbəqələrarası ərinti və əsas metalı sürətlə homogenləşdirə bilər.