Пайвандкунии суперхӯлаҳо

Пайвандкунии суперхӯлаҳо

(1) Хусусиятҳои кафшеркунӣ аз ҷониби суперхӯлаҳо ба се категория тақсим карда мешаванд: асоси никел, асоси оҳан ва асоси кобалт. Онҳо дорои хосиятҳои хуби механикӣ, муқовимати оксидшавӣ ва муқовимати зангзанӣ дар ҳарорати баланд мебошанд. Хӯлаи асоси никел дар истеҳсолоти амалӣ васеъ истифода мешавад.

Суперхӯлаҳо Cr бештар доранд ва ҳангоми гармкунӣ дар рӯи он плёнкаи оксиди Cr2O3 пайдо мешавад, ки хориҷ карданаш душвор аст. Суперхӯлаҳои асоси никелӣ дорои Al ва Ti мебошанд, ки ҳангоми гармкунӣ ба осонӣ оксид мешаванд. Аз ин рӯ, пешгирӣ ё кам кардани оксидшавии суперхӯлаҳо ҳангоми гармкунӣ ва хориҷ кардани плёнкаи оксидӣ мушкилоти асосӣ ҳангоми кафшеркунӣ мебошад. Азбаски боракс ё кислотаи бор дар флюс метавонад дар ҳарорати кафшеркунӣ зангзании металли асосиро ба вуҷуд орад, бор пас аз реаксия метавонад ба металли асосӣ ворид шавад ва боиси инфилтратсияи байнидонаӣ гардад. Барои хӯлаҳои асоси никелии рехташуда бо миқдори зиёди Al ва Ti, дараҷаи вакуум дар ҳолати гарм ҳангоми кафшеркунӣ набояд аз 10-2 ~ 10-3pa камтар бошад, то аз оксидшавӣ дар сатҳи хӯла ҳангоми гармкунӣ пешгирӣ карда шавад.

Барои хӯлаҳои никелии бо маҳлул мустаҳкамшуда ва бо боришот мустаҳкамшуда, ҳарорати кафшер бояд бо ҳарорати гармкунии коркарди маҳлул мувофиқ бошад, то пурра ҳал шудани унсурҳои хӯла таъмин карда шавад. Ҳарорати кафшер хеле паст аст ва унсурҳои хӯла пурра ҳал карда намешаванд; агар ҳарорати кафшер хеле баланд бошад, донаҳои металли асосӣ мерӯянд ва хосиятҳои мавод ҳатто пас аз коркарди гармӣ барқарор намешаванд. Ҳарорати маҳлули сахти хӯлаҳои рехтагарии асосӣ баланд аст, ки одатан ба хосиятҳои мавод аз сабаби ҳарорати аз ҳад зиёди кафшер таъсир намерасонад.

Баъзе суперхӯлаҳои асоси никел, бахусус хӯлаҳои бо боришот мустаҳкамшуда, майли кафидани фишорро доранд. Пеш аз кафшер кардан, фишори дар ин раванд ба вуҷуд омада бояд пурра бартараф карда шавад ва фишори гармӣ ҳангоми кафшер бояд ба ҳадди ақал расонида шавад.

(2) Маводи кафшеркунӣ, ки аз хӯлаи никелӣ сохта шудааст, метавонад бо асоси нуқра, миси холис, асоси никел ва кафшери фаъол кафшер карда шавад. Вақте ки ҳарорати кории пайванд баланд нест, аз маводҳои асоси нуқра истифода бурдан мумкин аст. Намудҳои зиёди кафшерҳои асоси нуқра мавҷуданд. Барои кам кардани фишори дохилӣ ҳангоми гармкунии кафшеркунӣ, беҳтар аст, ки кафшерро бо ҳарорати обшавии паст интихоб кунед. Флюси Fb101-ро барои кафшеркунӣ бо металли пуркунандаи асоси нуқра истифода бурдан мумкин аст. Флюси Fb102 барои кафшеркунӣ аз хӯлаи пурқувват бо миқдори баландтарини алюминий истифода мешавад ва 10% ~ 20% силикати натрий ё флюси алюминий (масалан, fb201) илова карда мешавад. Вақте ки ҳарорати кафшеркунӣ аз 900 ℃ зиёд мешавад, флюси fb105 интихоб карда мешавад.

Ҳангоми кафшеркунӣ дар фазои вакуумӣ ё муҳофизатӣ, миси холисро ҳамчун пуркунандаи металли кафшерӣ истифода бурдан мумкин аст. Ҳарорати кафшеркунӣ 1100 ~ 1150 ℃ аст ва дар пайванд тарқишҳои фишорӣ ба вуҷуд намеояд, аммо ҳарорати корӣ набояд аз 400 ℃ зиёд бошад.

Метали пуркунандаи кафшери асоси никелӣ маъмултарин металли пуркунандаи кафшерӣ дар Superalloys аст, ки аз сабаби он ки он дар ҳарорати баланд ва ҳангоми кафшеркунӣ кандашавии фишор надорад, истифода мешавад. Унсурҳои асосии хӯла дар кафшери асоси никелӣ Cr, Si, B мебошанд ва миқдори ками кафшер инчунин Fe, W ва ғайраро дар бар мегирад. Дар муқоиса бо ni-cr-si-b, металли пуркунандаи кафшери b-ni68crwb метавонад воридшавии байнидонаравии B-ро ба металли асосӣ кам кунад ва фосилаи ҳарорати обшавиро зиёд кунад. Он металли пуркунандаи кафшерӣ барои кафшери қисмҳои кории ҳарорати баланд ва теғҳои турбина мебошад. Аммо, моеъияти кафшери дорои W бадтар мешавад ва назорат кардани фосилаи пайванд душвор аст.

Пуркунандаи металли фаъоли кафшери диффузионӣ элементи Si надорад ва муқовимати аълои оксидшавӣ ва муқовимати вулканизатсия дорад. Ҳарорати кафшерро вобаста ба намуди кафшер аз 1150 ℃ то 1218 ℃ интихоб кардан мумкин аст. Пас аз кафшер, пайванди кафшершуда бо хосиятҳои якхела ба металли асосӣ пас аз коркарди диффузионӣ дар ҳарорати 1066 ℃ ба даст оварда мешавад.

(3) Хӯлаи никелӣ, ки дар раванди кафшеркунӣ истифода мешавад, метавонад кафшеркуниро дар кӯраи муҳофизатии атмосфера, кафшеркунии вакуумӣ ва пайвасткунии фазаи моеъи муваққатӣ қабул кунад. Пеш аз кафшеркунӣ, сатҳ бояд равғанро тоза карда, оксидро бо сайқал додани коғази регдор, сайқал додани чархи намад, тозакунии ацетон ва тозакунии кимиёвӣ тоза кунад. Ҳангоми интихоби параметрҳои раванди кафшеркунӣ, бояд қайд кард, ки ҳарорати гармкунӣ набояд аз ҳад зиёд баланд бошад ва вақти кафшеркунӣ бояд кӯтоҳ бошад, то аз аксуламали қавии кимиёвӣ байни флюс ва металли асосӣ пешгирӣ карда шавад. Барои пешгирӣ аз кафидани металли асосӣ, қисмҳои коркардшудаи хунук бояд пеш аз кафшер фишорро кам кунанд ва гармкунии кафшерӣ бояд то ҳадди имкон яксон бошад. Барои суперхӯлаҳои бо боришот мустаҳкамшуда, қисмҳо аввал бояд бо маҳлули сахт коркард карда шаванд, сипас бо ҳарорати каме баландтар аз коркарди мустаҳкамкунии пиршавӣ ва дар ниҳоят бо коркарди пиршавӣ кафшер карда шаванд.

1) Кафшеркунӣ дар кӯраи атмосфераи муҳофизатӣ Кафшеркунӣ дар кӯраи атмосфераи муҳофизатӣ тозагии баланди гази муҳофизатиро талаб мекунад. Барои суперхӯлаҳо бо w (AL) ва w (TI) камтар аз 0,5%, нуқтаи шабнам ҳангоми истифодаи гидроген ё аргон бояд аз -54 ℃ пасттар бошад. Вақте ки миқдори Al ва Ti зиёд мешавад, сатҳи хӯла ҳангоми гармкунӣ ҳанӯз оксид мешавад. Чораҳои зерин бояд андешида шаванд; Миқдори ками флюс (масалан, fb105) илова кунед ва плёнкаи оксидро бо флюс тоза кунед; Рӯйпӯши ғафсии 0,025 ~ 0,038 мм дар рӯи қисмҳо пӯшонида мешавад; Кафшерро пешакӣ ба рӯи маводи кафшершаванда пошед; Миқдори ками флюси газ, ба монанди трифториди бор илова кунед.

2) Кафшери вакуумӣ Кафшери вакуумӣ барои ба даст овардани таъсири беҳтари муҳофизатӣ ва сифати кафшерӣ ба таври васеъ истифода мешавад. Барои хосиятҳои механикии пайвандҳои маъмулии суперхӯлаи никелӣ ба ҷадвали 15 нигаред. Барои суперхӯлаҳо бо w (AL) ва w (TI) камтар аз 4%, беҳтар аст, ки қабати никелии 0.01 ~ 0.015 мм-ро дар рӯи он электропластир кунед, гарчанде ки тар шудани кафшерро бе коркарди махсуси пешакӣ таъмин кардан мумкин аст. Вақте ки w (AL) ва w (TI) аз 4% зиёд мешавад, ғафсии рӯйпӯши никелӣ бояд 0.020.03 мм бошад. Рӯйпӯши хеле тунук таъсири муҳофизатӣ надорад ва рӯйпӯши аз ҳад ғафс мустаҳкамии пайвандро коҳиш медиҳад. Қисмҳоеро, ки бояд кафшер карда шаванд, инчунин метавонанд дар қуттӣ барои кафшери вакуумӣ ҷойгир кунанд. Қуттӣ бояд бо геттер пур карда шавад. Масалан, Zr газро дар ҳарорати баланд ҷаббида мегирад, ки метавонад дар қуттӣ вакууми маҳаллӣ ба вуҷуд орад ва бо ин васила оксидшавии сатҳи хӯларо пешгирӣ кунад.

Ҷадвали 15 Хусусиятҳои механикии пайвандҳои кафшершудаи вакуумии суперхӯлаҳои маъмулии асоси никелӣ

Сохтори микро ва мустаҳкамии пайванди кафшершудаи Superalloy бо фосилаи кафшеркунӣ тағйир меёбад ва коркарди диффузионӣ пас аз кафшеркунӣ арзиши ҳадди аксар иҷозатдодашудаи фосилаи пайвандро боз ҳам зиёд мекунад. Масалан, хӯлаи Inconel-ро истифода барем, фосилаи ҳадди аксар дар пайванди Inconel, ки бо b-ni82crsib кафшер шудааст, пас аз коркарди диффузионӣ дар ҳарорати 1000 ℃ барои 1H метавонад ба 90 мкм расад; Аммо, барои пайвандҳое, ки бо b-ni71crsib кафшер шудаанд, фосилаи ҳадди аксар пас аз коркарди диффузионӣ дар ҳарорати 1000 ℃ барои 1H тақрибан 50 мкм аст.

3) Пайвасткунии фазаи моеъи муваққатӣ Пайвасткунии фазаи моеъи муваққатӣ хӯлаи байниқабатӣ (ғафсии тақрибан 2.5 ~ 100 мкм)-ро истифода мебарад, ки нуқтаи обшавии он аз металли асосӣ пасттар аст. Дар зери фишори паст (0 ~ 0.007 мпа) ва ҳарорати мувофиқ (1100 ~ 1250 ℃), маводи байниқабатӣ аввал металли асосиро об мекунад ва нам мекунад. Аз сабаби паҳншавии босуръати унсурҳо, сахтшавии изотермикӣ дар пайванд ба амал меояд, то пайвандро ташкил диҳад. Ин усул талаботи мувофиқати сатҳи металли асосиро ба таври назаррас коҳиш медиҳад ва фишори кафшерро коҳиш медиҳад. Параметрҳои асосии пайвасткунии фазаи моеъи муваққатӣ фишор, ҳарорат, вақти нигоҳдорӣ ва таркиби қабати байниқабатӣ мебошанд. Барои нигоҳ доштани сатҳи пайвастшавии кафшер фишори камтарро истифода баред. Ҳарорат ва вақти гармкунӣ ба кори пайванд таъсири калон мерасонад. Агар пайвастагӣ ба андозаи металли асосӣ мустаҳкам бошад ва ба кори металли асосӣ таъсир нарасонад, параметрҳои раванди пайвастшавӣ аз ҳарорати баланд (масалан, ≥ 1150 ℃) ва муддати тӯлонӣ (масалан, 8 ~ 24 соат) қабул карда шаванд; Агар сифати пайвастшавии пайвастагӣ паст шавад ё металли асосӣ ба ҳарорати баланд тоб оварда натавонад, ҳарорати пасттар (1100 ~ 1150 ℃) ва вақти кӯтоҳтар (1 ~ 8 соат) истифода мешавад. Қабати мобайнӣ бояд таркиби металли асосиро ҳамчун таркиби асосӣ қабул кунад ва унсурҳои гуногуни хунуккунӣ, ба монанди B, Si, Mn, Nb ва ғайраро илова кунад. Масалан, таркиби хӯлаи Udimet ni-15cr-18.5co-4.3al-3.3ti-5mo ва таркиби қабати мобайнӣ барои пайвастшавии фазаи моеъи муваққатӣ b-ni62.5cr15co15mo5b2.5 мебошад. Ҳамаи ин унсурҳо метавонанд ҳарорати обшавии хӯлаҳои NiCr ё NiCrCo-ро то пасттарин паст кунанд, аммо таъсири B аз ҳама возеҳтар аст. Илова бар ин, суръати баланди паҳншавии B метавонад хӯлаи байниқабатӣ ва металли асосиро зуд якхела кунад.