הלחמה של סגסוגות על

הלחמה של סגסוגות על

(1) ניתן לחלק סגסוגות-על של מאפייני הלחמה לשלוש קטגוריות: בסיס ניקל, בסיס ברזל ובסיס קובלט.יש להם תכונות מכניות טובות, עמידות חמצון ועמידות בפני קורוזיה בטמפרטורות גבוהות.סגסוגת בסיס ניקל היא הנפוצה ביותר בייצור מעשי.

הסגסוגת העל מכילה יותר Cr, וסרט תחמוצת Cr2O3 שקשה להסיר נוצר על פני השטח במהלך החימום.סגסוגות-על על בסיס ניקל מכילות Al ו-Ti, שקל לחמצן אותם בעת חימום.לכן, למנוע או להפחית את החמצון של סגסוגות-על במהלך החימום ולהסיר את סרט התחמוצת היא הבעיה העיקרית במהלך הלחמה.מכיוון שבורקס או חומצה בורית בשטף עלולים לגרום לקורוזיה של המתכת הבסיסית בטמפרטורת ההלחמה, הבור המשקע לאחר התגובה יכול לחדור לתוך המתכת הבסיסית, וכתוצאה מכך לחדירה בין-גרגירית.עבור סגסוגות על בסיס ניקל יצוק עם תכולת Al ו-Ti גבוהה, דרגת הוואקום במצב חם לא תהיה פחות מ-10-2 ~ 10-3pa במהלך הלחמה כדי למנוע חמצון על פני הסגסוגת במהלך החימום.

עבור סגסוגות בסיס ניקל מחוזקות משקעים, טמפרטורת ההלחמה צריכה להיות עקבית עם טמפרטורת החימום של טיפול בתמיסה כדי להבטיח פירוק מלא של יסודות הסגסוגת.טמפרטורת ההלחמה נמוכה מדי, ולא ניתן להמיס את יסודות הסגסוגת לחלוטין;אם טמפרטורת ההלחמה גבוהה מדי, גרגר המתכת הבסיסי יגדל, ותכונות החומר לא ישוחזרו גם לאחר טיפול בחום.טמפרטורת התמיסה המוצקה של סגסוגות בסיס יצוק היא גבוהה, מה שבדרך כלל לא ישפיע על תכונות החומר עקב טמפרטורת הלחמה גבוהה מדי.

לחלק מסגסוגות העל בסיס ניקל, במיוחד סגסוגות מחוזקות משקעים, יש נטייה לפצח מתח.לפני ההלחמה, יש להסיר לחלוטין את הלחץ שנוצר בתהליך, ולמזער את הלחץ התרמי במהלך ההלחמה.

(2) חומר הלחמה ניתן להלחים סגסוגת בסיס ניקל עם בסיס כסף, נחושת טהורה, בסיס ניקל והלחמה פעילה.כאשר טמפרטורת העבודה של המפרק אינה גבוהה, ניתן להשתמש בחומרים מבוססי כסף.ישנם סוגים רבים של הלחמות מבוססות כסף.על מנת להפחית את הלחץ הפנימי במהלך חימום הלחמה, עדיף לבחור בהלחמה עם טמפרטורת התכה נמוכה.Fb101 שטף יכול לשמש להלחמה עם מתכת מילוי בסיס כסף.שטף Fb102 משמש להלחמת משקעים סגסוגת על מחוזקת עם תכולת האלומיניום הגבוהה ביותר, ומתווסף 10% ~ 20% נתרן סיליקט או שטף אלומיניום (כגון fb201).כאשר טמפרטורת ההלחמה עולה על 900 ℃, ייבחר שטף fb105.

בעת הלחמה בוואקום או באווירה מגוננת, ניתן להשתמש בנחושת טהורה כמתכת מילוי הלחמה.טמפרטורת ההלחמה היא 1100 ~ 1150 ℃, והמפרק לא ייצור פיצוח מתח, אך טמפרטורת העבודה לא תעלה על 400 ℃.

מתכת מילוי הלחמה על בסיס ניקל היא מתכת מילוי ההלחמה הנפוצה ביותר בסגסוגות-על בגלל הביצועים הטובים שלה בטמפרטורה גבוהה וללא פיצוח מתח במהלך הלחמה.יסודות הסגסוגת העיקריים בהלחמה על בסיס ניקל הם Cr, Si, B, וכמות קטנה של הלחמה מכילה גם Fe, W וכו'. בהשוואה ל-ni-cr-si-b, מתכת הלחמת b-ni68crwb יכולה להפחית את החדירה הבין-גרעינית של B לתוך המתכת הבסיסית ולהגדיל את מרווח טמפרטורת ההיתוך.זוהי מתכת מילוי הלחמה להלחמת חלקי עבודה בטמפרטורה גבוהה ולהבי טורבינה.עם זאת, נזילות ההלחמה המכילה W הופכת גרועה יותר וקשה לשלוט בפער המפרק.

מתכת המילוי הלחמת דיפוזיה אקטיבית אינה מכילה אלמנט Si ובעלת עמידות מצוינת לחמצון ועמידות לגיפור.ניתן לבחור את טמפרטורת ההלחמה בין 1150 ℃ ל 1218 ℃ בהתאם לסוג ההלחמה.לאחר הלחמה, ניתן להשיג את המפרק המולחם עם אותן תכונות כמו המתכת הבסיסית לאחר טיפול דיפוזיה של 1066 ℃.

(3) תהליך הלחמה סגסוגת בסיס ניקל יכולה לאמץ הלחמה בכבשן אווירה מגן, הלחמת ואקום וחיבור שלב נוזלי חולף.לפני ההלחמה, יש להסיר את השומן ולהסיר את התחמוצת על ידי ליטוש נייר זכוכית, ליטוש גלגלי לבד, קרצוף באציטון וניקוי כימי.בעת בחירת פרמטרים של תהליך הלחמה, יש לשים לב שטמפרטורת החימום לא צריכה להיות גבוהה מדי וזמן ההלחמה צריך להיות קצר כדי למנוע תגובה כימית חזקה בין השטף למתכת הבסיס.על מנת למנוע מהמתכת הבסיסית להיסדק, החלקים המעובדים הקרים יהיו מוקלים לפני הריתוך, וחימום הריתוך יהיה אחיד ככל האפשר.עבור סגסוגות-על מחוזקות משקעים, החלקים יהיו כפופים תחילה לטיפול בתמיסה מוצקה, לאחר מכן הלחמה בטמפרטורה מעט גבוהה יותר מהטיפול המחזק את ההזדקנות, ולבסוף לטיפול בהתיישנות.

1) הלחמה בכבשן אטמוספרה מגן הלחמה בכבשן אטמוספרה מגן דורשת טוהר גבוה של גז מיגון.עבור סגסוגות-על עם w (AL) ו-w (TI) פחות מ-0.5%, נקודת הטל תהיה נמוכה מ-54 ℃ כאשר נעשה שימוש במימן או בארגון.כאשר התוכן של Al ו-Ti עולה, משטח הסגסוגת עדיין מתחמצן בעת ​​חימום.יש לנקוט באמצעים הבאים;הוסף כמות קטנה של שטף (כגון fb105) והסר את סרט התחמוצת עם שטף;ציפוי בעובי 0.025 ~ 0.038 מ"מ מצופה על פני החלקים;רססו את ההלחמה על פני החומר המיועד להלחמה מראש;הוסף כמות קטנה של שטף גז, כגון בורון טריפלואוריד.

2) הלחמת ואקום הלחמת ואקום נמצאת בשימוש נרחב כדי להשיג אפקט הגנה טוב יותר ואיכות הלחמה.ראה טבלה 15 למאפיינים המכניים של חיבורי סגסוגת על בסיס ניקל טיפוסיים.עבור סגסוגות-על עם w (AL) ו-w (TI) פחות מ-4%, עדיף לצבוע שכבה של 0.01 ~ 0.015 מ"מ ניקל על פני השטח, אם כי ניתן להבטיח הרטבה של הלחמה ללא טיפול מקדים מיוחד.כאשר w (AL) ו-w (TI) עולים על 4%, עובי ציפוי ניקל יהיה 0.020.03 מ"מ.לציפוי דק מדי אין אפקט מגן, וציפוי עבה מדי יפחית את חוזק המפרק.ניתן להכניס את החלקים לריתוך בקופסה גם להלחמה בוואקום.יש למלא את הקופסה בגטר.לדוגמה, Zr סופג גז בטמפרטורה גבוהה, שיכול ליצור ואקום מקומי בקופסה, ובכך למנוע את חמצון משטח הסגסוגת.

טבלה 15 תכונות מכניות של מפרקים מולחמים בוואקום של סגסוגות-על טיפוסיות על בסיס ניקל

המיקרו-מבנה והחוזק של המפרק המולחם של Superalloy משתנים עם מרווח ההלחמה, וטיפול הדיפוזיה לאחר ההלחמה יגדיל עוד יותר את הערך המרבי המותר של מרווח המפרק.אם ניקח לדוגמה את סגסוגת Inconel, הפער המרבי של מפרק Inconel המולחם עם b-ni82crsib יכול להגיע ל-90um לאחר טיפול דיפוזיה ב-1000 ℃ למשך 1H;עם זאת, עבור המפרקים המולחמים עם b-ni71crsib, הפער המרבי הוא כ-50um לאחר טיפול דיפוזיה ב-1000 ℃ למשך 1H.

3) חיבור שלב נוזלי חולף חיבור שלב נוזלי חולף משתמש בסגסוגת הבין-שכבתית (עובי של כ-2.5 ~ 100um) שנקודת ההיתוך שלה נמוכה מהמתכת הבסיסית כמתכת המילוי.תחת לחץ קטן (0 ~ 0.007mpa) וטמפרטורה מתאימה (1100 ~ 1250 ℃), החומר הבין-שכבתי נמס לראשונה ומרטיב את המתכת הבסיסית.בשל הדיפוזיה המהירה של אלמנטים, מתרחשת התמצקות איזותרמית במפרק ליצירת המפרק.שיטה זו מפחיתה מאוד את דרישות ההתאמה של משטח המתכת הבסיסית ומפחיתה את לחץ הריתוך.הפרמטרים העיקריים של חיבור שלב נוזלי חולף הם לחץ, טמפרטורה, זמן החזקה והרכב השכבה הבין-שכבתית.הפעל פחות לחץ כדי לשמור על מגע טוב של משטח ההזדווגות של הריתוך.לטמפרטורה ולזמן החימום יש השפעה רבה על ביצועי המפרק.אם המפרק נדרש להיות חזק כמו המתכת הבסיסית ואינו משפיע על ביצועי המתכת הבסיסית, פרמטרי תהליך החיבור של טמפרטורה גבוהה (כגון ≥ 1150 ℃) וזמן ארוך (כגון 8 ~ 24 שעות) יהיו מְאוּמָץ;אם איכות החיבור של המפרק יורדת או שהמתכת הבסיסית לא יכולה לעמוד בטמפרטורה גבוהה, יש להשתמש בטמפרטורה נמוכה יותר (1100 ~ 1150 ℃) ובזמן קצר יותר (1 ~ 8 שעות).שכבת הביניים תיקח את הרכב המתכת הבסיסית המחוברת כהרכב הבסיסי, ותוסיף אלמנטים שונים לקירור, כגון B, Si, Mn, Nb וכו'. לדוגמה, ההרכב של סגסוגת Udimet הוא ni-15cr-18.5co-4.3 al-3.3ti-5mo, והרכב שכבת הביניים לחיבור שלב נוזלי חולף הוא b-ni62.5cr15co15mo5b2.5.כל האלמנטים הללו יכולים להפחית את טמפרטורת ההיתוך של סגסוגות Ni Cr או Ni Cr Co לנמוכה ביותר, אבל ההשפעה של B היא הברורה ביותר.בנוסף, קצב הדיפוזיה הגבוה של B יכול להומוג במהירות את הסגסוגת הבין-שכבתית ואת המתכת הבסיסית.