הלחמת סגסוגות-על

הלחמת סגסוגות-על

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

סגסוגת-העל מכילה יותר Cr, וסרט תחמוצת Cr2O3 שנוצר על פני השטח במהלך החימום, שקשה להסירו. סגסוגות-על מבוססות ניקל מכילות אלומיניום ו-Ti, אשר קל לחמצון בעת ​​חימום. לכן, הבעיה העיקרית במהלך ההלחמה היא למנוע או להפחית את חמצון הסגסוגות-על במהלך החימום ולהסיר את סרט התחמוצת. מכיוון שבורקס או חומצה בורית בשטף עלולים לגרום לקורוזיה של מתכת הבסיס בטמפרטורת ההלחמה, הבורון המשקע לאחר התגובה יכול לחדור לתוך מתכת הבסיס, וכתוצאה מכך לחדירה בין-גרגירית. עבור סגסוגות יצוקות על בסיס ניקל עם תכולת אלומיניום ו-Ti גבוהה, דרגת הוואקום במצב חם לא צריכה להיות פחות מ-10-2 ~ 10-3pa במהלך ההלחמה כדי למנוע חמצון על פני הסגסוגת במהלך החימום.

עבור סגסוגות מבוססות ניקל מחוזקות בתמיסה ובמשקעים, טמפרטורת ההלחמה צריכה להיות עקבית לטמפרטורת החימום של הטיפול בתמיסה כדי להבטיח המסה מלאה של יסודות הסגסוגת. טמפרטורת ההלחמה נמוכה מדי, ואלמנטי הסגסוגת לא יכולים להתמוסס לחלוטין; אם טמפרטורת ההלחמה גבוהה מדי, גרגירי מתכת הבסיס יגדלו, ותכונות החומר לא ישוחזרו גם לאחר טיפול בחום. טמפרטורת התמיסה המוצקה של סגסוגות מבוססות יצוק גבוהה, דבר שבדרך כלל לא ישפיע על תכונות החומר עקב טמפרטורת הלחמה גבוהה מדי.

לחלק מסגסוגות-על מבוססות ניקל, במיוחד סגסוגות מחוזקות במשקעים, יש נטייה לסדיקה במאמץ. לפני ההלחמה, יש להסיר לחלוטין את המאמץ שנוצר בתהליך, ויש למזער את המאמץ התרמי במהלך ההלחמה.

(2) חומר הלחמה על בסיס ניקל ניתן להלחים עם בסיס כסף, נחושת טהורה, בסיס ניקל והלחמה פעילה. כאשר טמפרטורת העבודה של החיבור אינה גבוהה, ניתן להשתמש בחומרים על בסיס כסף. ישנם סוגים רבים של הלחמות על בסיס כסף. על מנת להפחית את המאמץ הפנימי במהלך חימום ההלחמה, עדיף לבחור הלחמה עם טמפרטורת התכה נמוכה. ניתן להשתמש בפלקס Fb101 להלחמה עם מתכת מילוי על בסיס כסף. פלקס Fb102 משמש להלחמה, סגסוגת-על מחוזקת במשקעים עם תכולת האלומיניום הגבוהה ביותר, ומוסיפים 10% ~ 20% נתרן סיליקט או פלקס אלומיניום (כגון fb201). כאשר טמפרטורת ההלחמה עולה על 900 ℃, יש לבחור בפלקס fb105.

בעת הלחמה בוואקום או באטמוספירה מגינה, ניתן להשתמש בנחושת טהורה כמתכת מילוי להלחמה. טמפרטורת ההלחמה היא 1100 ~ 1150 ℃, והחיבור לא יגרום לסדקים כתוצאה ממאמץ, אך טמפרטורת העבודה לא תעלה על 400 ℃.

מתכת מילוי להלחמה על בסיס ניקל היא מתכת מילוי ההלחמה הנפוצה ביותר בסגסוגות-על בשל ביצועיה הטובים בטמפרטורה גבוהה והיעדר סדקים במאמץ במהלך ההלחמה. 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 מילוי להלחמה b-ni68crwb יכולה להפחית את החדירה הבין-גרגירית של B לתוך מתכת הבסיס ולהגדיל את מרווח טמפרטורות ההיתוך. זוהי מתכת מילוי להלחמה עבור הלחמת חלקים עובדים בטמפרטורה גבוהה ולהבי טורבינה. ​​עם זאת, נזילות ההלחמה המכילה W מחמירה וקשה לשלוט בפער החיבורים.

מתכת המילוי להלחמת דיפוזיה אקטיבית אינה מכילה את היסוד Si ובעלת עמידות מצוינת לחמצון ועמידות בפני גיפור. ניתן לבחור את טמפרטורת ההלחמה בין 1150 ℃ ל-1218 ℃ בהתאם לסוג ההלחמה. לאחר ההלחמה, ניתן להשיג חיבור מולחם בעל תכונות זהות למתכת הבסיס לאחר טיפול דיפוזיה של 1066 ℃.

(3) תהליך ההלחמה של סגסוגת ניקל יכול לאמץ הלחמה בתנור אטמוספרה מגינה, הלחמת ואקום וחיבור פאזה נוזלית חולפת. לפני ההלחמה, יש להסיר שומנים מהמשטח ולהסיר תחמוצת באמצעות ליטוש נייר זכוכית, ליטוש גלגלי לבד, קרצוף אצטון וניקוי כימי. בבחירת פרמטרי תהליך ההלחמה, 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 סדקים במתכת הבסיס, יש לשחרר מתחים מהחלקים המעובדים בקור לפני הריתוך, וחימום הריתוך צריך להיות אחיד ככל האפשר. עבור סגסוגות-על מחוזקות במשקעים, החלקים יעברו תחילה טיפול בתמיסה מוצקה, לאחר מכן הלחמה בטמפרטורה מעט גבוהה יותר מטיפול חיזוק ההזדקנות, ולבסוף טיפול הזדקנות.

1) הלחמה בכבשן באטמוספירה מגנה הלחמה בכבשן באטמוספירה מגנה דורשת טוהר גבוה של גז מגן. עבור סגסוגות-על עם w (AL) ו-w (TI) פחות מ-0.5%, נקודת הטל צריכה להיות נמוכה מ-54- מעלות צלזיוס בעת שימוש במימן או ארגון. כאשר תכולת ה-Al וה-Ti עולה, פני הסגסוגת עדיין מתחמצנים בחימום. יש לנקוט באמצעים הבאים; להוסיף כמות קטנה של שטף (כגון fb105) ולהסיר את שכבת התחמוצת בעזרת השטף; לפזר ציפוי בעובי 0.025 ~ 0.038 מ"מ על פני החלקים; לרסס את חומר ההלחמה מראש על פני החומר המיועד להלחמה; להוסיף כמות קטנה של שטף גז, כגון בורון טריפלואוריד.

2) הלחמת ואקום הלחמת ואקום נמצאת בשימוש נרחב להשגת אפקט הגנה ואיכות הלחמה טובים יותר. ראה טבלה 15 עבור התכונות המכניות של חיבורי סופר-סגסוגת אופייניים על בסיס ניקל. עבור סופר-סגסוגות 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 הרטבת הלחמה ללא טיפול מקדים מיוחד. כאשר w (AL) ו-w (TI) עולים על 4%, עובי ציפוי הניקל יהיה 0.020.03 מ"מ. ציפוי דק מדי אינו מעניק אפקט מגן, וציפוי עבה מדי יפחית את חוזק החיבור. ניתן גם להניח את החלקים המיועדים לריתוך בקופסה לצורך הלחמת ואקום. יש למלא את הקופסה בגטר. לדוגמה, Zr סופג גז בטמפרטורה גבוהה, מה שיכול ליצור ואקום מקומי בקופסה, ובכך למנוע חמצון של פני השטח של הסגסוגת.

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

המיקרו-מבנה והחוזק של החיבור המולחם של סגסוגת-על משתנים עם פער ההלחמה, וטיפול הדיפוזיה לאחר ההלחמה יגדיל עוד יותר את הערך המרבי המותר של פער החיבור. אם ניקח לדוגמה סגסוגת אינקונל, הפער המרבי של חיבור אינקונל המולחם עם b-ni82crsib יכול להגיע ל-90 מיקרון לאחר טיפול דיפוזיה ב-1000 מעלות צלזיוס עבור 1H; עם זאת, עבור חיבורים המולחם עם b-ni71crsib, הפער המרבי הוא כ-50 מיקרון לאחר טיפול דיפוזיה ב-1000 מעלות צלזיוס עבור 1H.

3) חיבור פאזה נוזלית חולפת חיבור פאזה נוזלית חולפת משתמש בסגסוגת ביניים (בעובי של כ-2.5 ~ 100 מיקרון) שנקודת ההיתוך שלה נמוכה מזו של מתכת הבסיס כמתכת מילוי. תחת לחץ נמוך (0 ~ 0.007 מגה פסקל) וטמפרטורה מתאימה (1100 ~ 1250 ℃), חומר הביניים נמס תחילה ומלחלח את מתכת הבסיס. עקב דיפוזיה מהירה של יסודות, מתרחשת התמצקות איזותרמית בחיבור ליצירת החיבור. שיטה זו מפחיתה מאוד את דרישות ההתאמה של פני מתכת הבסיס ומפחיתה את לחץ הריתוך. הפרמטרים העיקריים של חיבור פאזה נוזלית חולפת הם לחץ, טמפרטורה, זמן החזקה והרכב השכבה הביניים. יש להפעיל פחות לחץ כדי לשמור על מגע טוב בין פני השטח של החומר הריתוך. לטמפרטורת החימום ולזמן יש השפעה רבה על ביצועי החיבור. אם נדרש שהחיבור יהיה חזק כמו מתכת הבסיס ואינו משפיע על ביצועי מתכת הבסיס, יש לאמץ את פרמטרי תהליך החיבור של טמפרטורה גבוהה (כגון ≥ 1150 ℃) וזמן ארוך (כגון 8 ~ 24 שעות); אם איכות החיבור של החיבור יורדת או שמתכת הבסיס אינה יכולה לעמוד בטמפרטורה גבוהה, יש להשתמש בטמפרטורה נמוכה יותר (1100 ~ 1150 ℃) ובזמן קצר יותר (1 ~ 8 שעות). שכבת הביניים תיקח את הרכב מתכת הבסיס המחוברת כהרכב הבסיסי, ותוסיף אלמנטים קירור שונים, כגון B, Si, Mn, Nb וכו'. לדוגמה, הרכב סגסוגת Udimet הוא ni-15cr-18.5co-4.3al-3.3ti-5mo, והרכב שכבת הביניים לחיבור פאזה נוזלית חולפת הוא b-ni62.5cr15co15mo5b2.5. כל האלמנטים הללו יכולים להפחית את טמפרטורת ההיתוך של סגסוגות NiCr או NiCrCo לנמוכה ביותר, אך ההשפעה של B היא הבולטת ביותר. בנוסף, קצב הדיפוזיה הגבוה של B יכול להביא להומוגניזציה מהירה של סגסוגת הבין-שכבתית ומתכת הבסיס.