Solderen van superlegeringen
(1) Soldeereigenschappen superlegeringen kunnen worden onderverdeeld in drie categorieën: nikkelbasis, ijzerbasis en kobaltbasis.Ze hebben goede mechanische eigenschappen, oxidatieweerstand en corrosieweerstand bij hoge temperaturen.Legering op nikkelbasis wordt het meest gebruikt in de praktische productie.
De superlegering bevat meer Cr, en tijdens verhitting wordt op het oppervlak een moeilijk te verwijderen Cr2O3-oxidefilm gevormd.Superlegeringen op nikkelbasis bevatten Al en Ti, die bij verhitting gemakkelijk oxideren.Daarom is het voorkomen of verminderen van de oxidatie van superlegeringen tijdens het verhitten en het verwijderen van de oxidefilm het belangrijkste probleem tijdens het solderen.Omdat borax of boorzuur in het vloeimiddel corrosie van het basismetaal kan veroorzaken bij de soldeertemperatuur, kan het boor dat na de reactie is neergeslagen in het basismetaal doordringen, wat resulteert in intergranulaire infiltratie.Voor gegoten legeringen op nikkelbasis met een hoog Al- en Ti-gehalte, mag de vacuümgraad in hete toestand tijdens het solderen niet minder zijn dan 10-2 ~ 10-3pa om oxidatie op het legeringsoppervlak tijdens verwarming te voorkomen.
Voor oplossingsversterkte en precipitatieversterkte legeringen op nikkelbasis, moet de soldeertemperatuur consistent zijn met de verwarmingstemperatuur van de oplossingsbehandeling om de volledige oplossing van legeringselementen te garanderen.De soldeertemperatuur is te laag en de legeringselementen kunnen niet volledig worden opgelost;Als de soldeertemperatuur te hoog is, zal de basismetaalkorrel groeien en zullen de materiaaleigenschappen niet worden hersteld, zelfs niet na warmtebehandeling.De temperatuur van de vaste oplossing van gegoten basislegeringen is hoog, wat over het algemeen de materiaaleigenschappen niet zal beïnvloeden als gevolg van een te hoge soldeertemperatuur.
Sommige superlegeringen op nikkelbasis, in het bijzonder door precipitatie versterkte legeringen, hebben de neiging tot spanningsscheuren.Vóór het solderen moet de tijdens het proces gevormde spanning volledig worden verwijderd en moet de thermische spanning tijdens het solderen worden geminimaliseerd.
(2) Soldeermateriaal op nikkelbasis kan worden gesoldeerd met zilverbasis, puur koper, nikkelbasis en actief soldeer.Wanneer de werktemperatuur van de verbinding niet hoog is, kunnen op zilver gebaseerde materialen worden gebruikt.Er zijn veel soorten soldeer op basis van zilver.Om de interne spanning tijdens het solderen te verminderen, is het het beste om het soldeer met een lage smelttemperatuur te kiezen.Fb101 flux kan worden gebruikt voor het solderen met vulmetaal op zilverbasis.Fb102-vloeimiddel wordt gebruikt voor het hardsolderen van door precipitatie versterkte superlegeringen met het hoogste aluminiumgehalte, en 10% ~ 20% natriumsilicaat of aluminiumvloeimiddel (zoals fb201) wordt toegevoegd.Wanneer de soldeertemperatuur 900 overschrijdt, moet fb105 flux worden geselecteerd.
Bij het solderen in vacuüm of beschermende atmosfeer kan puur koper worden gebruikt als soldeervulmetaal.De soldeertemperatuur is 1100 ~ 1150 , en de verbinding zal geen spanningsscheuren veroorzaken, maar de werktemperatuur mag 400 ℃ niet overschrijden.
Soldeervulmetaal op nikkelbasis is het meest gebruikte soldeervulmetaal in Superalloys vanwege de goede prestaties bij hoge temperaturen en geen spanningsscheuren tijdens het solderen.De belangrijkste legeringselementen in soldeer op nikkelbasis zijn Cr, Si, B, en een kleine hoeveelheid soldeer bevat ook Fe, W, enz. In vergelijking met ni-cr-si-b kan b-ni68crwb soldeervulmetaal de intergranulaire infiltratie verminderen van B in het basismetaal en vergroot het smelttemperatuurinterval.Het is een soldeervulmetaal voor het hardsolderen van werkende onderdelen en turbinebladen op hoge temperatuur.De vloeibaarheid van W-houdend soldeer wordt echter slechter en de voegspleet is moeilijk te controleren.
Het actieve diffusie-soldeermetaal bevat geen Si-element en heeft een uitstekende oxidatieweerstand en vulkanisatieweerstand.De soldeertemperatuur kan worden gekozen van 1150 tot 1218 ℃, afhankelijk van het type soldeer.Na hardsolderen kan de gesoldeerde verbinding met dezelfde eigenschappen als het basismetaal worden verkregen na een diffusiebehandeling van 1066 ℃.
(3) Soldeerproces op nikkelbasislegering kan solderen in een beschermende atmosfeeroven, vacuümsolderen en voorbijgaande vloeistoffaseverbinding aannemen.Voor het solderen moet het oppervlak worden ontvet en oxide worden verwijderd door schuren met schuurpapier, polijsten van viltschijven, scrubben met aceton en chemisch reinigen.Bij het selecteren van soldeerprocesparameters moet worden opgemerkt dat de verwarmingstemperatuur niet te hoog mag zijn en dat de soldeertijd kort moet zijn om een sterke chemische reactie tussen de flux en het basismetaal te voorkomen.Om te voorkomen dat het basismetaal barst, moeten de koudverwerkte onderdelen vóór het lassen worden ontlast en moet de lasverwarming zo uniform mogelijk zijn.Voor door precipitatie versterkte superlegeringen moeten de onderdelen eerst worden behandeld met een vaste oplossing, vervolgens worden gesoldeerd bij een temperatuur die iets hoger is dan de verouderingsversterkende behandeling en ten slotte een verouderingsbehandeling.
1) Solderen in een oven met beschermende atmosfeer Solderen in een oven met beschermende atmosfeer vereist een hoge zuiverheid van het beschermgas.Voor superlegeringen met w (AL) en w (TI) kleiner dan 0,5% moet het dauwpunt lager zijn dan -54 ℃ bij gebruik van waterstof of argon.Wanneer het gehalte aan Al en Ti toeneemt, oxideert het legeringsoppervlak nog steeds bij verhitting.De volgende maatregelen moeten worden genomen;Voeg een kleine hoeveelheid flux toe (zoals fb105) en verwijder de oxidefilm met flux;0,025 ~ 0,038 mm dikke coating is geplateerd op het oppervlak van onderdelen;Spuit het soldeer vooraf op het oppervlak van het te solderen materiaal;Voeg een kleine hoeveelheid gasflux toe, zoals boortrifluoride.
2) Vacuümsolderen Vacuümsolderen wordt veel gebruikt om een beter beschermingseffect en soldeerkwaliteit te verkrijgen.Zie tabel 15 voor de mechanische eigenschappen van typische verbindingen van superlegeringen op nikkelbasis.Voor superlegeringen met w (AL) en w (TI) van minder dan 4%, is het beter om een laag van 0,01 ~ 0,015 mm nikkel op het oppervlak te galvaniseren, hoewel de bevochtiging van het soldeer kan worden gegarandeerd zonder speciale voorbehandeling.Wanneer w (AL) en w (TI) meer dan 4% bedragen, moet de dikte van de nikkelcoating 0,020,03 mm zijn.Een te dunne coating heeft geen beschermend effect en een te dikke coating zal de sterkte van de verbinding verminderen.De te lassen delen kunnen ook in de doos worden geplaatst voor vacuümsolderen.De doos moet worden gevuld met getter.Zr absorbeert bijvoorbeeld gas bij hoge temperatuur, wat een plaatselijk vacuüm in de doos kan vormen, waardoor de oxidatie van het legeringsoppervlak wordt voorkomen.
Tabel 15 mechanische eigenschappen van vacuümgesoldeerde verbindingen van typische superlegeringen op nikkelbasis
De microstructuur en sterkte van de gesoldeerde verbinding van Superalloy veranderen met de soldeeropening, en de diffusiebehandeling na het solderen zal de maximaal toelaatbare waarde van de voegopening verder vergroten.Als we de Inconel-legering als voorbeeld nemen, kan de maximale opening van de Inconel-verbinding gesoldeerd met b-ni82crsib 90um bereiken na diffusiebehandeling bij 1000 ℃ gedurende 1 uur;Echter, voor de gewrichten gesoldeerd met b-ni71crsib, is de maximale opening ongeveer 50um na diffusiebehandeling bij 1000 ℃ gedurende 1H.
3) Voorbijgaande vloeistoffaseverbinding De voorbijgaande vloeistoffaseverbinding gebruikt de tussenlaaglegering (ongeveer 2,5 ~ 100um dik) waarvan het smeltpunt lager is dan het basismetaal als vulmetaal.Onder een kleine druk (0 ~ 0,007 mpa) en een geschikte temperatuur (1100 ~ 1250 ℃), smelt het tussenlaagmateriaal eerst en bevochtigt het basismetaal.Door de snelle diffusie van elementen treedt isotherme stolling op bij het gewricht om het gewricht te vormen.Deze methode vermindert de aanpassingsvereisten van het basismetaaloppervlak aanzienlijk en vermindert de lasdruk.De belangrijkste parameters van tijdelijke vloeistoffaseverbinding zijn druk, temperatuur, houdtijd en samenstelling van de tussenlaag.Oefen minder druk uit om het pasvlak van de las goed in contact te houden.Verwarmingstemperatuur en -tijd hebben een grote invloed op de prestatie van de verbinding.Als de verbinding zo sterk moet zijn als het basismetaal en de prestaties van het basismetaal niet beïnvloedt, moeten de verbindingsprocesparameters van hoge temperatuur (zoals ≥ 1150 ℃) en lange tijd (zoals 8 ~ 24 uur) zijn geadopteerd;Als de verbindingskwaliteit van de verbinding wordt verminderd of het basismetaal niet bestand is tegen hoge temperaturen, moet een lagere temperatuur (1100 ~ 1150 ℃) en een kortere tijd (1 ~ 8 uur) worden gebruikt.De tussenlaag zal de verbonden basismetaalsamenstelling als basissamenstelling nemen en verschillende koelelementen toevoegen, zoals B, Si, Mn, Nb, enz. De samenstelling van de Udimet-legering is bijvoorbeeld ni-15cr-18.5co-4.3 al-3.3ti-5mo, en de samenstelling van de tussenlaag voor tijdelijke vloeistoffaseverbinding is b-ni62.5cr15co15mo5b2.5.Al deze elementen kunnen de smelttemperatuur van Ni Cr- of Ni Cr Co-legeringen tot het laagste verlagen, maar het effect van B is het meest voor de hand liggend.Bovendien kan de hoge diffusiesnelheid van B de tussenlaaglegering en het basismetaal snel homogeniseren.
Posttijd: 13 juni-2022