Brasatura di Superleghe
(1) Caratteristiche di brasatura Le superleghe possono essere suddivise in tre categorie: base di nichel, base di ferro e base di cobalto.Hanno buone proprietà meccaniche, resistenza all'ossidazione e resistenza alla corrosione alle alte temperature.La lega a base di nichel è la più utilizzata nella produzione pratica.
La superlega contiene più Cr e durante il riscaldamento si forma un film di ossido di Cr2O3 difficile da rimuovere sulla superficie.Le superleghe a base di nichel contengono Al e Ti, che si ossidano facilmente quando riscaldate.Pertanto, prevenire o ridurre l'ossidazione delle superleghe durante il riscaldamento e rimuovere il film di ossido è il problema principale durante la brasatura.Poiché il borace o l'acido borico nel flusso possono causare corrosione del metallo di base alla temperatura di brasatura, il boro precipitato dopo la reazione può penetrare nel metallo di base, provocando un'infiltrazione intergranulare.Per le leghe a base di nichel fuso con alto contenuto di Al e Ti, il grado di vuoto allo stato caldo non deve essere inferiore a 10-2 ~ 10-3pa durante la brasatura per evitare l'ossidazione sulla superficie della lega durante il riscaldamento.
Per le leghe a base di nichel rinforzate in soluzione e rinforzate per precipitazione, la temperatura di brasatura deve essere coerente con la temperatura di riscaldamento del trattamento in soluzione per garantire la completa dissoluzione degli elementi di lega.La temperatura di brasatura è troppo bassa e gli elementi di lega non possono essere completamente disciolti;Se la temperatura di brasatura è troppo alta, la grana del metallo di base crescerà e le proprietà del materiale non verranno ripristinate anche dopo il trattamento termico.La temperatura della soluzione solida delle leghe di base fuse è elevata, il che generalmente non influirà sulle proprietà del materiale a causa della temperatura di brasatura troppo elevata.
Alcune superleghe a base di nichel, in particolare le leghe rinforzate per precipitazione, hanno la tendenza a fessurarsi per sollecitazione.Prima della brasatura, lo stress formato nel processo deve essere completamente rimosso e lo stress termico deve essere ridotto al minimo durante la brasatura.
(2) La lega a base di nichel del materiale di brasatura può essere brasata con base d'argento, rame puro, base di nichel e saldatura attiva.Quando la temperatura di lavoro del giunto non è elevata, è possibile utilizzare materiali a base d'argento.Esistono molti tipi di saldature a base d'argento.Per ridurre lo stress interno durante il riscaldamento della brasatura, è meglio scegliere la saldatura con bassa temperatura di fusione.Il fondente Fb101 può essere utilizzato per la brasatura con metallo d'apporto a base d'argento.Il flusso Fb102 viene utilizzato per la brasatura della superlega rinforzata con precipitazione con il più alto contenuto di alluminio e viene aggiunto il 10% ~ 20% di silicato di sodio o flusso di alluminio (come fb201).Quando la temperatura di brasatura supera i 900 ℃, deve essere selezionato il flusso fb105.
Durante la brasatura sotto vuoto o in atmosfera protettiva, il rame puro può essere utilizzato come metallo d'apporto per la brasatura.La temperatura di brasatura è 1100 ~ 1150 ℃ e il giunto non produrrà crepe da stress, ma la temperatura di lavoro non deve superare i 400 ℃.
Il metallo d'apporto per brasatura a base di nichel è il metallo d'apporto per brasatura più comunemente usato nelle superleghe grazie alle sue buone prestazioni alle alte temperature e all'assenza di fessurazioni da stress durante la brasatura.Gli elementi di lega principali nella saldatura a base di nichel sono Cr, Si, B e una piccola quantità di saldatura contiene anche Fe, W, ecc. Rispetto a ni-cr-si-b, il metallo d'apporto per brasatura b-ni68crwb può ridurre l'infiltrazione intergranulare di B nel metallo base e aumentare l'intervallo di temperatura di fusione.È un metallo d'apporto per brasatura per la brasatura di parti di lavorazione ad alta temperatura e pale di turbine.Tuttavia, la fluidità della saldatura contenente W peggiora ed è difficile controllare lo spazio tra i giunti.
Il metallo d'apporto per brasatura a diffusione attiva non contiene Si elemento e ha un'eccellente resistenza all'ossidazione e alla vulcanizzazione.La temperatura di brasatura può essere selezionata da 1150 ℃ a 1218 ℃ a seconda del tipo di saldatura.Dopo la brasatura, il giunto brasato con le stesse proprietà del metallo di base può essere ottenuto dopo un trattamento di diffusione a 1066 ℃.
(3) La lega a base di nichel con processo di brasatura può adottare la brasatura in un forno ad atmosfera protettiva, la brasatura sotto vuoto e il collegamento in fase liquida transitoria.Prima della brasatura, la superficie deve essere sgrassata e rimossa dall'ossido mediante lucidatura con carta vetrata, lucidatura con ruota in feltro, lavaggio con acetone e pulizia chimica.Quando si selezionano i parametri del processo di brasatura, va notato che la temperatura di riscaldamento non deve essere troppo elevata e il tempo di brasatura deve essere breve per evitare forti reazioni chimiche tra il flusso e il metallo di base.Al fine di prevenire la rottura del metallo di base, le parti lavorate a freddo devono essere alleggerite dallo stress prima della saldatura e il riscaldamento della saldatura deve essere il più uniforme possibile.Per le superleghe rinforzate per precipitazione, le parti devono essere prima sottoposte a un trattamento in soluzione solida, quindi brasate a una temperatura leggermente superiore al trattamento di rinforzo dell'invecchiamento e infine al trattamento di invecchiamento.
1) Brasatura in forno in atmosfera protettiva La brasatura in forno in atmosfera protettiva richiede un'elevata purezza del gas di protezione.Per le superleghe con w (AL) ew (TI) inferiori allo 0,5%, il punto di rugiada deve essere inferiore a -54 ℃ quando si utilizza idrogeno o argon.Quando il contenuto di Al e Ti aumenta, la superficie della lega si ossida ancora quando riscaldata.Devono essere adottate le seguenti misure;Aggiungere una piccola quantità di flusso (come fb105) e rimuovere la pellicola di ossido con il flusso;Il rivestimento spesso 0,025 ~ 0,038 mm è placcato sulla superficie delle parti;Spruzzare preventivamente il saldante sulla superficie del materiale da brasare;Aggiungere una piccola quantità di flusso di gas, come il trifluoruro di boro.
2) La brasatura sotto vuoto è ampiamente utilizzata per ottenere un migliore effetto di protezione e qualità di brasatura.Vedere la tabella 15 per le proprietà meccaniche dei tipici giunti in superleghe a base di nichel.Per le superleghe con w (AL) e w (TI) inferiori al 4%, è meglio galvanicare uno strato di nichel 0,01 ~ 0,015 mm sulla superficie, sebbene la bagnatura della saldatura possa essere garantita senza pretrattamenti speciali.Quando w (AL) e w (TI) superano il 4%, lo spessore del rivestimento di nichel deve essere 0,020,03 mm.Un rivestimento troppo sottile non ha effetto protettivo e un rivestimento troppo spesso ridurrà la resistenza del giunto.Le parti da saldare possono anche essere riposte nella scatola per la brasatura sottovuoto.La casella dovrebbe essere riempita con getter.Ad esempio, Zr assorbe gas ad alta temperatura, che possono formare un vuoto locale nella scatola, impedendo così l'ossidazione della superficie della lega.
Tabella 15 proprietà meccaniche dei giunti brasati sotto vuoto di tipiche superleghe a base di nichel
La microstruttura e la resistenza del giunto brasato di Superalloy cambiano con il gap di brasatura e il trattamento di diffusione dopo la brasatura aumenterà ulteriormente il valore massimo consentito del gap del giunto.Prendendo come esempio la lega Inconel, lo spazio massimo del giunto Inconel brasato con b-ni82crsib può raggiungere 90um dopo il trattamento di diffusione a 1000 ℃ per 1H;Tuttavia, per i giunti brasati con b-ni71crsib, lo spazio massimo è di circa 50 um dopo il trattamento di diffusione a 1000 ℃ per 1H.
3) Collegamento in fase liquida transitoria Il collegamento in fase liquida transitoria utilizza la lega interstrato (circa 2,5 ~ 100 um di spessore) il cui punto di fusione è inferiore al metallo di base come metallo d'apporto.Sotto una piccola pressione (0 ~ 0,007 mpa) e una temperatura appropriata (1100 ~ 1250 ℃), il materiale dello strato intermedio prima fonde e inumidisce il metallo di base.A causa della rapida diffusione degli elementi, si verifica una solidificazione isotermica a livello del giunto per formare il giunto.Questo metodo riduce notevolmente i requisiti di adattamento della superficie del metallo di base e riduce la pressione di saldatura.I parametri principali della connessione transitoria in fase liquida sono pressione, temperatura, tempo di mantenimento e composizione dell'interstrato.Applicare meno pressione per mantenere la superficie di accoppiamento della saldatura in buon contatto.La temperatura e il tempo di riscaldamento hanno un grande impatto sulle prestazioni del giunto.Se il giunto deve essere resistente quanto il metallo di base e non influisce sulle prestazioni del metallo di base, i parametri del processo di connessione di alta temperatura (come ≥ 1150 ℃) e tempo lungo (come 8 ~ 24 ore) devono essere adottato;Se la qualità della connessione del giunto è ridotta o il metallo di base non è in grado di resistere a temperature elevate, è necessario utilizzare una temperatura più bassa (1100 ~ 1150 ℃) e un tempo più breve (1 ~ 8 ore).Lo strato intermedio prenderà la composizione del metallo di base collegato come composizione di base e aggiungerà diversi elementi di raffreddamento, come B, Si, Mn, Nb, ecc. Ad esempio, la composizione della lega Udimet è ni-15cr-18.5co-4.3 al-3.3ti-5mo e la composizione dello strato intermedio per la connessione transitoria in fase liquida è b-ni62.5cr15co15mo5b2.5.Tutti questi elementi possono ridurre al minimo la temperatura di fusione delle leghe Ni Cr o Ni Cr Co, ma l'effetto di B è il più evidente.Inoltre, l'elevata velocità di diffusione di B può omogeneizzare rapidamente la lega interstrato e il metallo di base.
Tempo di pubblicazione: 13-giu-2022