Lodding av superlegeringer

Lodding av superlegeringer

(1) Lodding egenskaper superlegeringer kan deles inn i tre kategorier: nikkel base, jern base og kobolt base.De har gode mekaniske egenskaper, oksidasjonsmotstand og korrosjonsbestandighet ved høye temperaturer.Nikkelbasert legering er den mest brukte i praktisk produksjon.

Superlegeringen inneholder mer Cr, og Cr2O3-oksidfilm som er vanskelig å fjerne, dannes på overflaten under oppvarming.Nikkelbaserte superlegeringer inneholder Al og Ti, som er lett å oksidere når de varmes opp.Derfor er det primære problemet under lodding å forhindre eller redusere oksidasjon av superlegeringer under oppvarming og å fjerne oksidfilmen.Ettersom boraks eller borsyre i flussen kan forårsake korrosjon av basismetallet ved loddetemperaturen, kan boret som utfelles etter reaksjonen trenge inn i basismetallet, noe som resulterer i intergranulær infiltrasjon.For støpte nikkelbaserte legeringer med høyt Al- og Ti-innhold, skal vakuumgraden i varm tilstand ikke være mindre enn 10-2 ~ 10-3pa under lodding for å unngå oksidasjon på legeringsoverflaten under oppvarming.

For løsningsforsterkede og nedbørsforsterkede nikkelbaserte legeringer, bør loddetemperaturen være i samsvar med oppvarmingstemperaturen for løsningsbehandlingen for å sikre full oppløsning av legeringselementer.Loddetemperaturen er for lav, og legeringselementene kan ikke løses helt opp;Hvis loddetemperaturen er for høy, vil grunnmetallkornet vokse opp, og materialegenskapene vil ikke bli gjenopprettet selv etter varmebehandling.Den faste løsningstemperaturen til støpte basislegeringer er høy, noe som generelt ikke vil påvirke materialegenskapene på grunn av for høy loddetemperatur.

Noen nikkelbaserte superlegeringer, spesielt nedbørsforsterkede legeringer, har en tendens til spenningssprekker.Før lodding må spenningen som dannes i prosessen fjernes helt, og den termiske spenningen bør minimeres under lodding.

(2) Loddemateriale nikkelbasert legering kan loddes med sølvbase, rent kobber, nikkelbase og aktivt loddemetall.Når arbeidstemperaturen til skjøten ikke er høy, kan sølvbaserte materialer brukes.Det finnes mange typer sølvbaserte loddemidler.For å redusere den indre spenningen under oppvarming av lodding, er det best å velge loddetinn med lav smeltetemperatur.Fb101 flussmiddel kan brukes til lodding med sølvbasert fyllmetall.Fb102 flussmiddel brukes til loddeprecipitasjonsforsterket superlegering med det høyeste aluminiuminnholdet, og 10 % ~ 20 % natriumsilikat eller aluminium flussmiddel (som fb201) tilsettes.Når loddetemperaturen overstiger 900 ℃, skal fb105 fluks velges.

Ved lodding i vakuum eller beskyttende atmosfære kan rent kobber brukes som loddefyllmetall.Loddetemperaturen er 1100 ~ 1150 ℃, og skjøten vil ikke produsere spenningssprekker, men arbeidstemperaturen skal ikke overstige 400 ℃.

Nikkelbasert loddefyllmetall er det mest brukte loddefyllmetallet i superlegeringer på grunn av dets gode høytemperaturytelse og ingen spenningssprekker under lodding.De viktigste legeringselementene i nikkelbasert loddemetall er Cr, Si, B, og en liten mengde loddemetall inneholder også Fe, W, etc. Sammenlignet med ni-cr-si-b kan b-ni68crwb loddefyllmetall redusere den intergranulære infiltrasjonen av B inn i basismetallet og øke smeltetemperaturintervallet.Det er et loddefyllmetall for lodding av høytemperaturarbeidsdeler og turbinblader.Fluiditeten til W-holdig loddemetall blir imidlertid dårligere og skjøtegapet er vanskelig å kontrollere.

Det aktive diffusjonsloddefyllmetallet inneholder ikke Si-element og har utmerket oksidasjonsmotstand og vulkaniseringsmotstand.Loddetemperaturen kan velges fra 1150 ℃ til 1218 ℃ i henhold til type loddemetall.Etter lodding kan den loddede skjøten med samme egenskaper som basismetallet oppnås etter 1066 ℃ diffusjonsbehandling.

(3) Loddingprosessen nikkelbasert legering kan ta i bruk lodding i ovn med beskyttende atmosfære, vakuumlodding og forbigående væskefaseforbindelse.Før lodding skal overflaten avfettes og oksid fjernes ved sandpapirpolering, filthjulspolering, acetonskrubbing og kjemisk rengjøring.Når du velger loddeprosessparametere, bør det bemerkes at oppvarmingstemperaturen ikke bør være for høy og loddetiden bør være kort for å unngå sterk kjemisk reaksjon mellom flussmiddelet og basismetallet.For å hindre at grunnmetallet sprekker, skal de kaldbehandlede delene stressavlastes før sveising, og sveiseoppvarmingen skal være så jevn som mulig.For utfellingsforsterkede superlegeringer skal delene først behandles med fast oppløsning, deretter loddes ved en temperatur som er litt høyere enn den aldringsforsterkende behandlingen, og til slutt aldringsbehandling.

1) Lodding i ovn med beskyttende atmosfære Lodding i ovn med beskyttende atmosfære krever høy renhet av beskyttelsesgass.For superlegeringer med w (AL) og w (TI) mindre enn 0,5 %, skal duggpunktet være lavere enn -54 ℃ når hydrogen eller argon brukes.Når innholdet av Al og Ti øker, oksiderer legeringsoverflaten fortsatt ved oppvarming.Følgende tiltak må iverksettes;Tilsett en liten mengde flussmiddel (som fb105) og fjern oksidfilmen med flussmiddel;0,025 ~ 0,038 mm tykt belegg er belagt på overflaten av deler;Spray loddetinn på overflaten av materialet som skal loddes på forhånd;Tilsett en liten mengde gassfluks, for eksempel bortrifluorid.

2) Vakuumlodding Vakuumlodding er mye brukt for å oppnå bedre beskyttelseseffekt og loddingskvalitet.Se tabell 15 for de mekaniske egenskapene til typiske nikkelbaserte superlegeringsskjøter.For superlegeringer med w (AL) og w (TI) mindre enn 4%, er det bedre å galvanisere et lag med 0,01 ~ 0,015 mm nikkel på overflaten, selv om fukting av loddemetall kan sikres uten spesiell forbehandling.Når w (AL) og w (TI) overstiger 4 %, skal tykkelsen på nikkelbelegget være 0,020,03 mm.For tynt belegg har ingen beskyttende effekt, og for tykt belegg vil redusere styrken på fugen.Delene som skal sveises kan også legges i boksen for vakuumlodding.Boksen skal fylles med getter.For eksempel absorberer Zr gass ved høy temperatur, som kan danne et lokalt vakuum i boksen, og dermed forhindre oksidasjon av legeringsoverflaten.

Tabell 15 mekaniske egenskaper for vakuumloddede skjøter av typiske nikkelbaserte superlegeringer

Mikrostrukturen og styrken til den loddede skjøten av Superalloy endres med loddegapet, og diffusjonsbehandlingen etter lodding vil ytterligere øke den maksimalt tillatte verdien av skjøtespalten.Med Inconel-legering som et eksempel, kan det maksimale gapet til Inconel-skjøt loddet med b-ni82crsib nå 90um etter diffusjonsbehandling ved 1000 ℃ i 1H;For skjøtene som er loddet med b-ni71crsib, er det maksimale gapet imidlertid omtrent 50um etter diffusjonsbehandling ved 1000 ℃ i 1H.

3) Forbigående væskefasetilkobling forbigående væskefasetilkobling bruker mellomlagslegeringen (omtrent 2,5 ~ 100um tykk) hvis smeltepunkt er lavere enn grunnmetallet som fyllmetall.Under et lite trykk (0 ~ 0,007 mpa) og en passende temperatur (1100 ~ 1250 ℃), smelter mellomlagsmaterialet først og fukter basismetallet.På grunn av den raske diffusjonen av elementer, skjer isotermisk størkning ved skjøten for å danne skjøten.Denne metoden reduserer i stor grad samsvarskravene til grunnmetalloverflaten og reduserer sveisetrykket.Hovedparametrene for transient væskefaseforbindelse er trykk, temperatur, holdetid og sammensetning av mellomlag.Påfør mindre trykk for å holde sveisingsflaten i god kontakt.Oppvarmingstemperatur og tid har stor innvirkning på fugens ytelse.Hvis skjøten kreves for å være like sterk som basismetallet og ikke påvirker ytelsen til basismetallet, skal tilkoblingsprosessparametrene for høy temperatur (som ≥ 1150 ℃) og lang tid (som 8 ~ 24 timer) være adoptert;Hvis koblingskvaliteten til skjøten reduseres eller grunnmetallet ikke tåler høy temperatur, skal en lavere temperatur (1100 ~ 1150 ℃) og en kortere tid (1 ~ 8 timer) brukes.Mellomlaget skal ta den tilkoblede basismetallsammensetningen som basissammensetning, og tilsette forskjellige kjøleelementer, som B, Si, Mn, Nb, etc. For eksempel er sammensetningen av Udimet-legering ni-15cr-18.5co-4.3 al-3.3ti-5mo, og sammensetningen av mellomlaget for transient væskefaseforbindelse er b-ni62.5cr15co15mo5b2.5.Alle disse elementene kan redusere smeltetemperaturen til Ni Cr eller Ni Cr Co-legeringer til det laveste, men effekten av B er den mest åpenbare.I tillegg kan den høye diffusjonshastigheten til B raskt homogenisere mellomlagslegeringen og basismetallet.