การประสานของ Superalloys
(1) ลักษณะการประสาน superalloys สามารถแบ่งออกเป็นสามประเภท: ฐานนิกเกิล ฐานเหล็ก และฐานโคบอลต์มีคุณสมบัติทางกลที่ดี ทนต่อการเกิดออกซิเดชัน และทนต่อการกัดกร่อนที่อุณหภูมิสูงโลหะผสมนิกเกิลเป็นวัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตจริง
ซูเปอร์อัลลอยประกอบด้วย Cr มากกว่า และฟิล์มออกไซด์ Cr2O3 ซึ่งยากต่อการกำจัดจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวในระหว่างการให้ความร้อนซุปเปอร์อัลลอยที่มีนิกเกิลเป็นเบสประกอบด้วย Al และ Ti ซึ่งง่ายต่อการออกซิไดซ์เมื่อถูกความร้อนดังนั้น การป้องกันหรือลดการเกิดออกซิเดชันของซูเปอร์อัลลอยในระหว่างการให้ความร้อนและการกำจัดฟิล์มออกไซด์จึงเป็นปัญหาหลักในระหว่างการประสานเนื่องจากบอแรกซ์หรือกรดบอริกในฟลักซ์สามารถทำให้เกิดการกัดกร่อนของโลหะพื้นฐานที่อุณหภูมิประสาน โบรอนที่ตกตะกอนหลังจากปฏิกิริยาสามารถเจาะเข้าไปในโลหะฐานได้ ส่งผลให้เกิดการแทรกซึมตามขอบเกรนสำหรับโลหะผสมฐานนิกเกิลหล่อที่มีปริมาณ Al และ Ti สูง ระดับสุญญากาศในสภาวะร้อนต้องไม่น้อยกว่า 10-2 ~ 10-3pa ระหว่างการประสานเพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดออกซิเดชันบนพื้นผิวโลหะผสมในระหว่างการให้ความร้อน
สำหรับโลหะผสมนิกเกิลที่เสริมความแข็งแกร่งของสารละลายและการตกตะกอน อุณหภูมิในการประสานควรสอดคล้องกับอุณหภูมิความร้อนของการบำบัดด้วยสารละลายเพื่อให้แน่ใจว่าองค์ประกอบโลหะผสมจะละลายอย่างสมบูรณ์อุณหภูมิในการประสานต่ำเกินไป และองค์ประกอบโลหะผสมไม่สามารถละลายได้อย่างสมบูรณ์หากอุณหภูมิในการประสานสูงเกินไป เม็ดโลหะพื้นฐานจะโตขึ้น และคุณสมบัติของวัสดุจะไม่กลับคืนมาแม้หลังจากการอบชุบด้วยความร้อนอุณหภูมิสารละลายที่เป็นของแข็งของโลหะผสมฐานหล่อนั้นสูง ซึ่งโดยทั่วไปจะไม่ส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติของวัสดุเนื่องจากอุณหภูมิในการประสานที่สูงเกินไป
ซุปเปอร์อัลลอยด์ที่มีนิกเกิลเป็นเบสบางชนิดก่อนการประสานจะต้องขจัดความเค้นที่เกิดขึ้นในกระบวนการออกให้หมด และความเค้นจากความร้อนควรลดลงในระหว่างการประสาน
(2) วัสดุประสานโลหะผสมนิกเกิลฐานสามารถประสานกับฐานเงิน, ทองแดงบริสุทธิ์, ฐานนิกเกิลและบัดกรีที่ใช้งานเมื่ออุณหภูมิในการทำงานของข้อต่อไม่สูง สามารถใช้วัสดุที่ทำจากเงินได้บัดกรีเงินมีหลายชนิดเพื่อลดความเครียดภายในระหว่างการให้ความร้อนในการประสาน ทางที่ดีควรเลือกหัวแร้งที่มีอุณหภูมิหลอมเหลวต่ำฟลักซ์ Fb101 สามารถใช้สำหรับการประสานกับโลหะฟิลเลอร์ฐานเงินฟลักซ์ Fb102 ใช้สำหรับซุปเปอร์อัลลอยด์ที่มีการเร่งรัดการตกตะกอนด้วยปริมาณอะลูมิเนียมสูงสุด และเติมโซเดียมซิลิเกตหรืออะลูมิเนียมฟลักซ์ 10% ~ 20% (เช่น fb201)เมื่ออุณหภูมิในการประสานเกิน 900 ℃ จะต้องเลือกฟลักซ์ fb105
เมื่อประสานในสุญญากาศหรือบรรยากาศป้องกัน ทองแดงบริสุทธิ์สามารถใช้เป็นโลหะเติมประสานอุณหภูมิในการประสานคือ 1100 ~ 1150 ℃ และข้อต่อจะไม่ทำให้เกิดการแตกร้าวของความเครียด แต่อุณหภูมิในการทำงานต้องไม่เกิน 400 ℃
โลหะฟิลเลอร์ประสานโลหะนิกเกิลเป็นโลหะเติมประสานที่ใช้บ่อยที่สุดใน Superalloys เนื่องจากมีสมรรถนะที่อุณหภูมิสูงที่ดีและไม่มีการแตกร้าวจากความเครียดในระหว่างการประสานองค์ประกอบโลหะผสมหลักในการบัดกรีฐานนิกเกิลคือ Cr, Si, B และบัดกรีจำนวนเล็กน้อยยังมี Fe, W และอื่น ๆ เมื่อเทียบกับ ni-cr-si-b โลหะเติม b-ni68crwb ประสานโลหะสามารถลดการแทรกซึมตามขอบเกรน ของ B ลงในโลหะฐานและเพิ่มช่วงอุณหภูมิหลอมเหลวเป็นโลหะเติมประสานสำหรับการประสานชิ้นงานที่มีอุณหภูมิสูงและใบพัดกังหันอย่างไรก็ตาม ความลื่นไหลของตัวประสานที่ประกอบด้วย W จะแย่ลง และช่องว่างของข้อต่อนั้นยากต่อการควบคุม
โลหะฟิลเลอร์ประสานการแพร่แบบแอคทีฟแบบแอคทีฟไม่มีองค์ประกอบ Si และมีความต้านทานการเกิดออกซิเดชันและความต้านทานการหลอมโลหะได้ดีเยี่ยมอุณหภูมิในการประสานสามารถเลือกได้ตั้งแต่ 1150 ℃ ถึง 1218 ℃ ตามประเภทของบัดกรีหลังจากการประสาน สามารถรับข้อต่อประสานที่มีคุณสมบัติเดียวกับโลหะฐานได้หลังจากการบำบัดด้วยการแพร่ 1066 ℃
(3) โลหะผสมนิกเกิลของกระบวนการประสานสามารถใช้การประสานในเตาป้องกันบรรยากาศการประสานสูญญากาศและการเชื่อมต่อเฟสของเหลวชั่วคราวก่อนการประสาน ต้องล้างพื้นผิวและขจัดออกไซด์ด้วยการขัดด้วยกระดาษทราย การขัดล้อสักหลาด การขัดด้วยอะซิโตน และการทำความสะอาดด้วยสารเคมีเมื่อเลือกพารามิเตอร์กระบวนการประสาน ควรสังเกตว่าอุณหภูมิความร้อนไม่ควรสูงเกินไป และเวลาในการประสานควรสั้นเพื่อหลีกเลี่ยงปฏิกิริยาเคมีที่รุนแรงระหว่างฟลักซ์และโลหะพื้นฐานเพื่อป้องกันไม่ให้โลหะฐานแตก ชิ้นส่วนที่ผ่านกระบวนการเย็นจะต้องคลายความเค้นก่อนทำการเชื่อม และการทำความร้อนในการเชื่อมจะต้องสม่ำเสมอที่สุดสำหรับซูเปอร์อัลลอยด์ที่มีการตกตะกอน ชิ้นส่วนจะต้องผ่านการบำบัดด้วยสารละลายที่เป็นของแข็งก่อน จากนั้นจึงประสานที่อุณหภูมิสูงกว่าการบ่มเพื่อเสริมสร้างความชราเล็กน้อย และสุดท้ายคือการบำบัดตามวัย
1) การประสานในเตาเผาบรรยากาศป้องกัน การประสานในเตาบรรยากาศป้องกันต้องการก๊าซป้องกันที่มีความบริสุทธิ์สูงสำหรับซูเปอร์อัลลอยที่มี w (AL) และ w (TI) น้อยกว่า 0.5% จุดน้ำค้างจะต่ำกว่า -54 ℃ เมื่อใช้ไฮโดรเจนหรืออาร์กอนเมื่อเนื้อหาของ Al และ Ti เพิ่มขึ้น พื้นผิวโลหะผสมยังคงออกซิไดซ์เมื่อถูกความร้อนต้องใช้มาตรการดังต่อไปนี้เพิ่มฟลักซ์เล็กน้อย (เช่น fb105) และเอาฟิล์มออกไซด์ออกด้วยฟลักซ์เคลือบหนา 0.025 ~ 0.038 มม. บนพื้นผิวของชิ้นส่วนสเปรย์บัดกรีบนพื้นผิวของวัสดุที่จะประสานล่วงหน้าเติมฟลักซ์ของแก๊สเล็กน้อย เช่น โบรอนไตรฟลูออไรด์
2) การประสานสูญญากาศ การประสานด้วยสุญญากาศใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อให้ได้ผลการป้องกันที่ดีขึ้นและคุณภาพการประสานดูตารางที่ 15 สำหรับคุณสมบัติทางกลของข้อต่อซุปเปอร์อัลลอยด์ที่มีฐานนิกเกิลทั่วไปสำหรับ superalloys ที่มี w (AL) และ w (TI) น้อยกว่า 4% จะดีกว่าถ้าชุบด้วยไฟฟ้าเป็นชั้นของนิกเกิล 0.01 ~ 0.015 มม. บนพื้นผิวของนิกเกิล แม้ว่าการบัดกรีจะเปียกโดยไม่ต้องมีการปรับสภาพพิเศษเมื่อ w (AL) และ w (TI) เกิน 4% ความหนาของการเคลือบนิกเกิลจะเป็น 0.020.03 มม.การเคลือบบางเกินไปไม่มีผลในการป้องกัน และการเคลือบที่หนาเกินไปจะทำให้ความแข็งแรงของข้อต่อลดลงชิ้นส่วนที่จะเชื่อมยังสามารถวางในกล่องสำหรับการประสานสูญญากาศกล่องควรจะเต็มไปด้วย getterตัวอย่างเช่น Zr ดูดซับก๊าซที่อุณหภูมิสูง ซึ่งสามารถสร้างสุญญากาศเฉพาะที่ในกล่อง ซึ่งจะช่วยป้องกันการเกิดออกซิเดชันของพื้นผิวโลหะผสม
ตารางที่ 15 คุณสมบัติทางกลของข้อต่อประสานสุญญากาศของ superalloys ฐานนิกเกิลทั่วไป
โครงสร้างจุลภาคและความแข็งแรงของข้อต่อประสานของ Superalloy เปลี่ยนไปตามช่องว่างของการประสาน และการบำบัดด้วยการแพร่หลังจากการประสานจะเพิ่มค่าสูงสุดของช่องว่างข้อต่อที่อนุญาตยกตัวอย่างเช่น โลหะผสม Inconel ช่องว่างสูงสุดของข้อต่อ Inconel ที่เชื่อมด้วย b-ni82crsib สามารถเข้าถึง 90um หลังจากการบำบัดด้วยการแพร่ที่ 1,000 ℃ เป็นเวลา 1 ชั่วโมงอย่างไรก็ตาม สำหรับข้อต่อที่ประสานด้วย b-ni71crsib ช่องว่างสูงสุดจะอยู่ที่ประมาณ 50um หลังการบำบัดด้วยการแพร่ที่ 1,000 ℃ เป็นเวลา 1 ชั่วโมง
3) การเชื่อมต่อเฟสของเหลวชั่วคราว การเชื่อมต่อเฟสของเหลวชั่วคราวใช้โลหะผสมระหว่างชั้น (หนาประมาณ 2.5 ~ 100um) ซึ่งมีจุดหลอมเหลวต่ำกว่าโลหะฐานเป็นโลหะเติมภายใต้แรงกดดันเล็กน้อย (0 ~ 0.007mpa) และอุณหภูมิที่เหมาะสม (1100 ~ 1250 ℃) วัสดุ interlayer จะละลายและทำให้โลหะฐานเปียกก่อนเนื่องจากการกระจายตัวอย่างรวดเร็วขององค์ประกอบ การแข็งตัวของไอโซเทอร์มอลจึงเกิดขึ้นที่ข้อต่อเพื่อสร้างรอยต่อวิธีนี้ช่วยลดข้อกำหนดการจับคู่ของพื้นผิวโลหะฐานลงอย่างมาก และลดแรงดันในการเชื่อมพารามิเตอร์หลักของการเชื่อมต่อเฟสของเหลวชั่วคราว ได้แก่ ความดัน อุณหภูมิ เวลาถือครอง และองค์ประกอบของ interlayerใช้แรงกดน้อยลงเพื่อให้พื้นผิวเชื่อมของรอยเชื่อมมีการสัมผัสที่ดีอุณหภูมิและเวลาในการทำความร้อนมีผลอย่างมากต่อประสิทธิภาพของข้อต่อถ้าข้อต่อต้องมีความแข็งแรงเท่ากับโลหะฐานและไม่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของโลหะฐาน พารามิเตอร์กระบวนการเชื่อมต่อของอุณหภูมิสูง (เช่น ≥ 1150 ℃) และระยะเวลานาน (เช่น 8 ~ 24 ชั่วโมง) จะต้องเป็น บุญธรรม;หากคุณภาพการเชื่อมต่อของรอยต่อลดลงหรือโลหะฐานไม่สามารถทนต่ออุณหภูมิสูงได้ ต้องใช้อุณหภูมิที่ต่ำกว่า (1100 ~ 1150 ℃) และเวลาสั้นลง (1 ~ 8 ชั่วโมง)ชั้นกลางต้องใช้องค์ประกอบโลหะฐานที่เชื่อมต่อกันเป็นองค์ประกอบพื้นฐาน และเพิ่มองค์ประกอบการทำความเย็นที่แตกต่างกัน เช่น B, Si, Mn, Nb เป็นต้น ตัวอย่างเช่น องค์ประกอบของโลหะผสม Udimet คือ ni-15cr-18.5co-4.3 al-3.3ti-5mo และองค์ประกอบของชั้นกลางสำหรับการเชื่อมต่อเฟสของเหลวชั่วคราวคือ b-ni62.5cr15co15mo5b2.5องค์ประกอบทั้งหมดเหล่านี้สามารถลดอุณหภูมิหลอมเหลวของโลหะผสม Ni Cr หรือ Ni Cr Co ให้ต่ำที่สุดได้ แต่ผลของ B จะชัดเจนที่สุดนอกจากนี้ อัตราการแพร่กระจายที่สูงของ B สามารถทำให้โลหะผสมระหว่างชั้นและโลหะฐานเป็นเนื้อเดียวกันได้อย่างรวดเร็ว
เวลาโพสต์: 13 มิถุนายน-2022