การเชื่อมประสานโลหะที่ว่องไว

1. วัสดุประสาน

(1) ไทเทเนียมและโลหะผสมพื้นฐานของไทเทเนียมไม่ค่อยถูกบัดกรีด้วยตะกั่วอ่อน โลหะตัวเติมที่ใช้ในการบัดกรีส่วนใหญ่ได้แก่ โลหะพื้นฐานเงิน โลหะพื้นฐานอะลูมิเนียม โลหะพื้นฐานไทเทเนียม หรือโลหะพื้นฐานไทเทเนียมเซอร์โคเนียม

โลหะบัดกรีที่มีส่วนประกอบของเงินส่วนใหญ่ใช้สำหรับชิ้นส่วนที่มีอุณหภูมิการทำงานต่ำกว่า 540 ℃ รอยเชื่อมที่ใช้โลหะบัดกรีเงินบริสุทธิ์มีความแข็งแรงต่ำ แตกง่าย และทนต่อการกัดกร่อนและการออกซิเดชันได้ไม่ดี อุณหภูมิการบัดกรีของโลหะบัดกรี Ag Cu ต่ำกว่าโลหะบัดกรีเงิน แต่ความสามารถในการเปียกจะลดลงเมื่อปริมาณ Cu เพิ่มขึ้น โลหะบัดกรี Ag Cu ที่มี Li ในปริมาณเล็กน้อยสามารถปรับปรุงความสามารถในการเปียกและระดับการผสมระหว่างโลหะบัดกรีกับโลหะฐานได้ โลหะบัดกรี Ag Li มีคุณสมบัติจุดหลอมเหลวต่ำและมีความสามารถในการรีดิวซ์สูง เหมาะสำหรับการบัดกรีไทเทเนียมและโลหะผสมไทเทเนียมในบรรยากาศป้องกัน อย่างไรก็ตาม การบัดกรีในสุญญากาศจะทำให้เตาเผาเกิดมลพิษเนื่องจากการระเหยของ Li โลหะตัวเติม Ag-5al- (0.5 ~ 1.0) Mn เป็นโลหะตัวเติมที่นิยมใช้สำหรับชิ้นส่วนโลหะผสมไทเทเนียมผนังบาง รอยเชื่อมมีคุณสมบัติทนต่อการออกซิเดชันและการกัดกร่อนได้ดี ความแข็งแรงเฉือนของรอยเชื่อมไทเทเนียมและโลหะผสมไทเทเนียมที่บัดกรีด้วยโลหะตัวเติมที่มีส่วนประกอบของเงินแสดงในตารางที่ 12

ตารางที่ 12 พารามิเตอร์กระบวนการบัดกรีและความแข็งแรงของรอยต่อของไทเทเนียมและโลหะผสมไทเทเนียม

อุณหภูมิการเชื่อมประสานของตะกั่วบัดกรีอะลูมิเนียมต่ำ ซึ่งจะไม่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเฟส β ของโลหะผสมไทเทเนียม ทำให้ลดข้อกำหนดในการเลือกวัสดุและโครงสร้างของอุปกรณ์ยึดสำหรับการเชื่อมประสาน ปฏิกิริยาระหว่างโลหะตัวเติมกับโลหะฐานต่ำ การละลายและการแพร่กระจายไม่ชัดเจน แต่โลหะตัวเติมมีความยืดหยุ่นดี และสามารถรีดโลหะตัวเติมและโลหะฐานเข้าด้วยกันได้ง่าย ดังนั้นจึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมประสานหม้อน้ำโลหะผสมไทเทเนียม โครงสร้างรังผึ้ง และโครงสร้างลามิเนต

โดยทั่วไปแล้วฟลักซ์ที่ใช้ไทเทเนียมหรือไทเทเนียมเซอร์โคเนียมเป็นส่วนประกอบหลักมักมีทองแดง นิกเกล และธาตุอื่นๆ ซึ่งสามารถแพร่กระจายเข้าไปในเนื้อโลหะและทำปฏิกิริยากับไทเทเนียมได้อย่างรวดเร็วในระหว่างการบัดกรี ส่งผลให้เกิดการกัดกร่อนของเนื้อโลหะและการเกิดชั้นเปราะ ดังนั้น อุณหภูมิและระยะเวลาในการบัดกรีจึงควรได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวด และไม่ควรใช้ในการบัดกรีโครงสร้างผนังบางหากเป็นไปได้ B-ti48zr48be เป็นบัดกรี Ti Zr ทั่วไป มีความสามารถในการเปียกกับไทเทเนียมได้ดี และโลหะพื้นฐานไม่มีแนวโน้มที่จะเกิดการเติบโตของเกรนในระหว่างการบัดกรี

(2) โลหะตัวเติมสำหรับบัดกรีเซอร์โคเนียมและโลหะผสมพื้นฐาน บัดกรีเซอร์โคเนียมและโลหะผสมพื้นฐานส่วนใหญ่ได้แก่ b-zr50ag50, b-zr76sn24, b-zr95be5 เป็นต้น ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการบัดกรีท่อโลหะผสมเซอร์โคเนียมของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

(3) ฟลักซ์ประสานและบรรยากาศป้องกันไทเทเนียม เซอร์โคเนียม และโลหะผสมพื้นฐานสามารถให้ผลลัพธ์ที่น่าพอใจในสุญญากาศและบรรยากาศเฉื่อย (ฮีเลียมและอาร์กอน) ควรใช้อาร์กอนที่มีความบริสุทธิ์สูงสำหรับการประสานด้วยอาร์กอน และจุดน้ำค้างต้องอยู่ที่ -54 ℃ หรือต่ำกว่า ต้องใช้ฟลักซ์พิเศษที่มีฟลูออไรด์และคลอไรด์ของโลหะ Na, K และ Li สำหรับการประสานด้วยเปลวไฟ

2. เทคโนโลยีการเชื่อมประสาน

ก่อนทำการเชื่อมประสาน พื้นผิวจะต้องได้รับการทำความสะอาดอย่างทั่วถึง ขจัดคราบไขมัน และกำจัดฟิล์มออกไซด์ ฟิล์มออกไซด์หนาจะต้องกำจัดออกด้วยวิธีการทางกล วิธีการพ่นทราย หรือวิธีการแช่ในสารละลายเกลือหลอมเหลว ส่วนฟิล์มออกไซด์บางสามารถกำจัดได้ในสารละลายที่มีกรดไนตริก 20% - 40% และกรดไฮโดรฟลูออริก 2%

ไทเทเนียม (Ti), เซอร์โคเนียม (Zr) และโลหะผสมของโลหะเหล่านี้ ไม่ควรให้พื้นผิวรอยต่อสัมผัสกับอากาศในระหว่างการให้ความร้อนแบบบัดกรี การบัดกรีสามารถทำได้ภายใต้สภาวะสุญญากาศหรือก๊าเฉื่อย อาจใช้การให้ความร้อนแบบเหนี่ยวนำความถี่สูงหรือการให้ความร้อนในสภาวะที่มีการป้องกัน การให้ความร้อนแบบเหนี่ยวนำเป็นวิธีที่ดีที่สุดสำหรับชิ้นส่วนขนาดเล็กที่มีรูปทรงสมมาตร ในขณะที่การบัดกรีในเตาอบมีข้อดีมากกว่าสำหรับชิ้นส่วนขนาดใหญ่และซับซ้อน

ควรเลือกใช้ Ni, Cr, W, Mo, Ta และวัสดุอื่นๆ เป็นองค์ประกอบความร้อนสำหรับการเชื่อมประสาน Ti, Zr และโลหะผสมของพวกมัน ห้ามใช้เครื่องมือที่มีกราไฟต์เปลือยเป็นองค์ประกอบความร้อนเพื่อหลีกเลี่ยงมลภาวะจากคาร์บอน อุปกรณ์จับยึดสำหรับการเชื่อมประสานควรทำจากวัสดุที่มีความแข็งแรงสูงที่อุณหภูมิสูง มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนใกล้เคียงกับ Ti หรือ Zr และมีปฏิกิริยาต่ำกับโลหะพื้นฐาน