Lodning af superlegeringer
(1) Lodningsegenskaber superlegeringer kan opdeles i tre kategorier: nikkelbase, jernbase og koboltbase.De har gode mekaniske egenskaber, oxidationsbestandighed og korrosionsbestandighed ved høje temperaturer.Nikkelbaseret legering er den mest udbredte i praktisk produktion.
Superlegeringen indeholder mere Cr, og Cr2O3-oxidfilm, som er svær at fjerne, dannes på overfladen under opvarmning.Nikkelbaserede superlegeringer indeholder Al og Ti, som er nemme at oxidere, når de opvarmes.Derfor er det primære problem under lodning at forhindre eller reducere oxidation af superlegeringer under opvarmning og at fjerne oxidfilmen.Da borax eller borsyre i fluxen kan forårsage korrosion af basismetallet ved loddetemperaturen, kan bor, der udfældes efter reaktionen, trænge ind i basismetallet, hvilket resulterer i intergranulær infiltration.For støbte nikkelbaserede legeringer med højt Al- og Ti-indhold skal vakuumgraden i varm tilstand ikke være mindre end 10-2 ~ 10-3pa under lodning for at undgå oxidation på legeringsoverfladen under opvarmning.
For opløsningsforstærkede og udfældningsforstærkede nikkelbaserede legeringer skal loddetemperaturen være i overensstemmelse med opvarmningstemperaturen for opløsningsbehandling for at sikre fuld opløsning af legeringselementer.Lodningstemperaturen er for lav, og legeringselementerne kan ikke opløses fuldstændigt;Hvis loddetemperaturen er for høj, vokser basismetalkornet op, og materialeegenskaberne vil ikke blive genoprettet selv efter varmebehandling.Den faste opløsningstemperatur for støbte basislegeringer er høj, hvilket generelt ikke vil påvirke materialeegenskaberne på grund af for høj loddetemperatur.
Nogle nikkelbaserede superlegeringer, især udfældningsforstærkede legeringer, har tendens til spændingsrevner.Før lodning skal den spænding, der dannes i processen, fjernes fuldstændigt, og den termiske spænding skal minimeres under lodning.
(2) Lodningsmateriale nikkelbaseret legering kan loddes med sølvbase, rent kobber, nikkelbase og aktivt loddemiddel.Når fugens arbejdstemperatur ikke er høj, kan sølvbaserede materialer anvendes.Der findes mange slags sølvbaserede lodninger.For at reducere den indre spænding under opvarmning af lodning er det bedst at vælge loddemetal med lav smeltetemperatur.Fb101 flux kan bruges til lodning med sølvbaseret spartelmetal.Fb102 flux bruges til lodning udfældningsforstærket superlegering med det højeste aluminiumindhold, og 10 % ~ 20 % natriumsilicat eller aluminium flux (såsom fb201) tilsættes.Når loddetemperaturen overstiger 900 ℃, skal fb105 flux vælges.
Ved lodning i vakuum eller beskyttende atmosfære kan rent kobber bruges som lodning til fyldmetal.Lodningstemperaturen er 1100 ~ 1150 ℃, og samlingen vil ikke producere spændingsrevner, men arbejdstemperaturen må ikke overstige 400 ℃.
Nikkelbaseret lodning fyldmetal er det mest almindeligt anvendte lodning fyldstof i superlegeringer på grund af dets gode høje temperatur ydeevne og ingen spændingsrevner under lodning.De vigtigste legeringselementer i nikkelbaseret loddemetal er Cr, Si, B, og en lille mængde loddemateriale indeholder også Fe, W osv. Sammenlignet med ni-cr-si-b kan b-ni68crwb lodde fyldmetal reducere den intergranulære infiltration af B ind i basismetallet og øge smeltetemperaturintervallet.Det er et slaglodningsmetal til lodning af højtemperaturarbejdsdele og turbineblade.Flydigheden af W-holdigt loddemetal bliver imidlertid værre, og fugemellemrummet er vanskeligt at kontrollere.
Det aktive diffusionsloddemateriale indeholder ikke Si-element og har fremragende oxidationsmodstand og vulkaniseringsmodstand.Loddetemperaturen kan vælges fra 1150 ℃ til 1218 ℃ afhængigt af typen af loddemetal.Efter lodning kan den loddede samling med samme egenskaber som basismetallet opnås efter 1066 ℃ diffusionsbehandling.
(3) Lodningsprocessen nikkelbaseret legering kan anvende lodning i ovn med beskyttende atmosfære, vakuumlodning og forbigående væskefaseforbindelse.Før lodning skal overfladen affedtes og oxid fjernes ved sandpapirpolering, filthjulspolering, acetoneskrubning og kemisk rensning.Ved valg af loddeprocesparametre skal det bemærkes, at opvarmningstemperaturen ikke bør være for høj, og loddetiden bør være kort for at undgå en kraftig kemisk reaktion mellem flusmidlet og basismetallet.For at forhindre, at basismetallet revner, skal de koldbehandlede dele være spændingsaflastet før svejsning, og svejseopvarmningen skal være så ensartet som muligt.For præcipitationsforstærkede superlegeringer skal delene først behandles i fast opløsning, derefter loddes ved en temperatur, der er lidt højere end den ældningsforstærkende behandling, og til sidst ældningsbehandling.
1) Lodning i ovn med beskyttende atmosfære Lodning i en ovn med beskyttende atmosfære kræver høj renhed af beskyttelsesgas.For superlegeringer med w (AL) og w (TI) mindre end 0,5 % skal dugpunktet være lavere end -54 ℃, når der anvendes brint eller argon.Når indholdet af Al og Ti stiger, oxiderer legeringsoverfladen stadig ved opvarmning.Følgende foranstaltninger skal træffes;Tilføj en lille mængde flusmiddel (såsom fb105) og fjern oxidfilmen med flusmiddel;0,025 ~ 0,038 mm tyk belægning er belagt på overfladen af dele;Spray loddet på overfladen af materialet, der skal loddes på forhånd;Tilføj en lille mængde gasflux, såsom bortrifluorid.
2) Vakuumlodning Vakuumlodning bruges i vid udstrækning for at opnå bedre beskyttelseseffekt og slaglodning.Se tabel 15 for de mekaniske egenskaber af typiske nikkelbaserede superlegeringssamlinger.For superlegeringer med w (AL) og w (TI) mindre end 4% er det bedre at galvanisere et lag på 0,01 ~ 0,015 mm nikkel på overfladen, selvom befugtningen af loddemetal kan sikres uden særlig forbehandling.Når w (AL) og w (TI) overstiger 4 %, skal tykkelsen af nikkelbelægningen være 0,020,03 mm.For tynd belægning har ingen beskyttende effekt, og for tyk belægning vil reducere fugens styrke.De dele, der skal svejses, kan også placeres i kassen til vakuumlodning.Kassen skal være fyldt med getter.For eksempel absorberer Zr gas ved høj temperatur, som kan danne et lokalt vakuum i kassen og dermed forhindre oxidation af legeringsoverfladen.
Tabel 15 mekaniske egenskaber af vakuumloddede samlinger af typiske nikkelbaserede superlegeringer
Mikrostrukturen og styrken af den loddede samling af Superalloy ændres med loddegabet, og diffusionsbehandlingen efter lodning vil yderligere øge den maksimalt tilladte værdi af fugespalten.Tager man Inconel-legering som et eksempel, kan det maksimale mellemrum af Inconel-fuge loddet med b-ni82crsib nå 90um efter diffusionsbehandling ved 1000 ℃ i 1H;For fugerne loddet med b-ni71crsib er det maksimale mellemrum dog ca. 50um efter diffusionsbehandling ved 1000 ℃ i 1H.
3) Transient væskefaseforbindelse forbigående væskefaseforbindelse bruger mellemlagslegeringen (ca. 2,5 ~ 100um tyk), hvis smeltepunkt er lavere end basismetallet som fyldmetal.Under et lille tryk (0 ~ 0,007 mpa) og en passende temperatur (1100 ~ 1250 ℃), smelter mellemlagsmaterialet først og fugter basismetallet.På grund af den hurtige diffusion af elementer sker isotermisk størkning ved samlingen for at danne samlingen.Denne metode reducerer i høj grad matchningskravene til basismetaloverfladen og reducerer svejsetrykket.Hovedparametrene for transient væskefaseforbindelse er tryk, temperatur, holdetid og sammensætning af mellemlaget.Påfør mindre tryk for at holde svejsningens matchende overflade i god kontakt.Opvarmningstemperatur og tid har stor indflydelse på fugens ydeevne.Hvis samlingen skal være lige så stærk som basismetallet og ikke påvirker ydeevnen af basismetallet, skal forbindelsesprocesparametrene for høj temperatur (såsom ≥ 1150 ℃) og lang tid (såsom 8 ~ 24 timer) være vedtaget;Hvis forbindelseskvaliteten af samlingen reduceres, eller grundmetallet ikke kan modstå høje temperaturer, skal der anvendes en lavere temperatur (1100 ~ 1150 ℃) og en kortere tid (1 ~ 8 timer).Mellemlaget skal tage den forbundne basismetalsammensætning som basissammensætning og tilføje forskellige køleelementer, såsom B, Si, Mn, Nb osv. Sammensætningen af Udimet-legering er f.eks. ni-15cr-18.5co-4.3 al-3.3ti-5mo, og sammensætningen af mellemlag til transient væskefaseforbindelse er b-ni62.5cr15co15mo5b2.5.Alle disse elementer kan reducere smeltetemperaturen af Ni Cr eller Ni Cr Co legeringer til det laveste, men effekten af B er den mest indlysende.Derudover kan den høje diffusionshastighed af B hurtigt homogenisere mellemlagslegeringen og basismetallet.
Indlægstid: 13-jun-2022