Pagpapatigas ng Superalloys

Pagpapatigas ng Superalloys

(1) Ang mga superalloy ng brazing na katangian ay maaaring nahahati sa tatlong kategorya: nickel base, iron base at cobalt base.Mayroon silang mahusay na mga katangian ng mekanikal, paglaban sa oksihenasyon at paglaban sa kaagnasan sa mataas na temperatura.Ang nickel base alloy ay ang pinaka-tinatanggap na ginagamit sa praktikal na produksyon.

Ang superalloy ay naglalaman ng mas maraming Cr, at ang Cr2O3 oxide film na mahirap tanggalin ay nabuo sa ibabaw sa panahon ng pag-init.Ang mga superalloy ng Nickel base ay naglalaman ng Al at Ti, na madaling ma-oxidize kapag pinainit.Samakatuwid, upang maiwasan o bawasan ang oksihenasyon ng mga superalloy sa panahon ng pag-init at alisin ang oxide film ay ang pangunahing problema sa panahon ng pagpapatigas.Dahil ang borax o boric acid sa flux ay maaaring magdulot ng kaagnasan ng base metal sa brazing temperature, ang boron na namuo pagkatapos ng reaksyon ay maaaring tumagos sa base metal, na nagreresulta sa intergranular infiltration.Para sa mga cast nickel base alloy na may mataas na nilalaman ng Al at Ti, ang vacuum degree sa mainit na estado ay hindi dapat mas mababa sa 10-2 ~ 10-3pa sa panahon ng pagpapatigas upang maiwasan ang oksihenasyon sa ibabaw ng haluang metal sa panahon ng pag-init.

Para sa solution strengthened at precipitation strengthened nickel base alloys, ang brazing temperature ay dapat na pare-pareho sa heating temperature ng solution treatment upang matiyak ang ganap na pagkatunaw ng mga elemento ng haluang metal.Ang temperatura ng pagpapatigas ay masyadong mababa, at ang mga elemento ng haluang metal ay hindi maaaring ganap na matunaw;Kung ang temperatura ng pagpapatigas ay masyadong mataas, ang batayang butil ng metal ay lalago, at ang mga materyal na katangian ay hindi maibabalik kahit na pagkatapos ng paggamot sa init.Ang temperatura ng solidong solusyon ng mga cast base alloy ay mataas, na sa pangkalahatan ay hindi makakaapekto sa mga katangian ng materyal dahil sa masyadong mataas na temperatura ng pagpapatigas.

Ang ilang mga nickel base superalloys, lalo na ang precipitation strengthened alloys, ay may tendensiya ng stress cracking.Bago ang pagpapatigas, ang stress na nabuo sa proseso ay dapat na ganap na alisin, at ang thermal stress ay dapat mabawasan sa panahon ng pagpapatigas.

(2) Brazing material nickel base alloy ay maaaring brazed na may pilak na base, purong tanso, nickel base at aktibong panghinang.Kapag ang temperatura ng pagtatrabaho ng joint ay hindi mataas, maaaring gamitin ang mga materyales na batay sa pilak.Mayroong maraming mga uri ng pilak batay solder.Upang mabawasan ang panloob na stress sa panahon ng pag-init ng pagpapatigas, pinakamahusay na piliin ang panghinang na may mababang temperatura ng pagkatunaw.Maaaring gamitin ang Fb101 flux para sa brazing na may silver base filler metal.Ang Fb102 flux ay ginagamit para sa brazing precipitation strengthened superalloy na may pinakamataas na aluminum content, at 10% ~ 20% sodium silicate o aluminum flux (tulad ng fb201) ay idinagdag.Kapag ang brazing temperature ay lumampas sa 900 ℃, fb105 flux ang pipiliin.

Kapag nagpapatigas sa vacuum o proteksiyon na kapaligiran, ang purong tanso ay maaaring gamitin bilang brazing filler metal.Ang temperatura ng pagpapatigas ay 1100 ~ 1150 ℃, at ang joint ay hindi magbubunga ng stress crack, ngunit ang temperatura ng pagtatrabaho ay hindi dapat lumampas sa 400 ℃.

Ang Nickel base brazing filler metal ay ang pinakakaraniwang ginagamit na brazing filler metal sa Superalloys dahil sa magandang performance nito sa mataas na temperatura at walang stress crack sa panahon ng brazing.Ang mga pangunahing elemento ng haluang metal sa nickel base solder ay Cr, Si, B, at ang isang maliit na halaga ng solder ay naglalaman din ng Fe, W, atbp. Kung ikukumpara sa ni-cr-si-b, ang b-ni68crwb brazing filler metal ay maaaring mabawasan ang intergranular infiltration ng B sa base metal at dagdagan ang pagitan ng temperatura ng pagkatunaw.Ito ay isang brazing filler metal para sa brazing high-temperature working parts at turbine blades.Gayunpaman, ang pagkalikido ng W-containing solder ay lumalala at ang magkasanib na puwang ay mahirap kontrolin.

Ang aktibong diffusion brazing filler metal ay hindi naglalaman ng Si element at may mahusay na oxidation resistance at vulcanization resistance.Ang brazing temperature ay maaaring piliin mula 1150 ℃ hanggang 1218 ℃ ayon sa uri ng solder.Pagkatapos ng pagpapatigas, ang brazed joint na may parehong mga katangian tulad ng base metal ay maaaring makuha pagkatapos ng 1066 ℃ diffusion treatment.

(3) Ang proseso ng pagpapatigas ng nickel base na haluang metal ay maaaring magpatibay sa proteksiyon na hurno ng kapaligiran, vacuum brazing at lumilipas na koneksyon sa bahagi ng likido.Bago ang pagpapatigas, ang ibabaw ay dapat na degreased at oxide na alisin sa pamamagitan ng buli ng papel de liha, felt wheel polishing, acetone scrubbing at paglilinis ng kemikal.Kapag pumipili ng mga parameter ng proseso ng pagpapatigas, dapat tandaan na ang temperatura ng pag-init ay hindi dapat masyadong mataas at ang oras ng pagpapatigas ay dapat na maikli upang maiwasan ang malakas na reaksyon ng kemikal sa pagitan ng flux at base metal.Upang maiwasan ang pag-crack ng base metal, ang mga bahaging naproseso ng malamig ay dapat alisin ang stress bago magwelding, at ang welding heating ay dapat maging pare-pareho hangga't maaari.Para sa precipitation strengthened superalloys, ang mga bahagi ay dapat sumailalim sa solid solution treatment muna, pagkatapos ay brazed sa temperatura na bahagyang mas mataas kaysa sa aging strengthening treatment, at sa wakas ay aging treatment.

1) Ang brazing sa protective atmosphere furnace Ang brazing sa protective atmosphere furnace ay nangangailangan ng mataas na kadalisayan ng shielding gas.Para sa mga superalloy na may w (AL) at w (TI) na mas mababa sa 0.5%, ang dew point ay dapat na mas mababa sa -54 ℃ kapag ginamit ang hydrogen o argon.Kapag tumaas ang nilalaman ng Al at Ti, ang ibabaw ng haluang metal ay na-oxidize pa rin kapag pinainit.Ang mga sumusunod na hakbang ay dapat gawin;Magdagdag ng kaunting flux (tulad ng fb105) at alisin ang oxide film na may flux;0.025 ~ 0.038mm makapal na patong ay naka-plated sa ibabaw ng mga bahagi;I-spray ang solder sa ibabaw ng materyal na i-brazed nang maaga;Magdagdag ng kaunting gas flux, gaya ng boron trifluoride.

2) Ang vacuum brazing vacuum brazing ay malawakang ginagamit upang makakuha ng mas mahusay na epekto ng proteksyon at kalidad ng brazing.Tingnan ang talahanayan 15 para sa mga mekanikal na katangian ng tipikal na nickel base superalloy joints.Para sa mga superalloy na may w (AL) at w (TI) na mas mababa sa 4%, mas mainam na i-electroplate ang isang layer ng 0.01 ~ 0.015mm nickel sa ibabaw, kahit na ang basa ng solder ay maaaring matiyak nang walang espesyal na pretreatment.Kapag ang w (AL) at w (TI) ay lumampas sa 4%, ang kapal ng nickel coating ay dapat na 0.020.03mm.Ang masyadong manipis na patong ay walang proteksiyon na epekto, at ang masyadong makapal na patong ay magbabawas sa lakas ng kasukasuan.Ang mga bahagi na hinangin ay maaari ding ilagay sa kahon para sa vacuum brazing.Ang kahon ay dapat na puno ng getter.Halimbawa, ang Zr ay sumisipsip ng gas sa mataas na temperatura, na maaaring bumuo ng isang lokal na vacuum sa kahon, kaya pinipigilan ang oksihenasyon ng ibabaw ng haluang metal.

Talahanayan 15 mga mekanikal na katangian ng Vacuum Brazed Joints ng mga tipikal na nickel base superalloys

Ang microstructure at lakas ng brazed joint ng Superalloy ay nagbabago sa brazing gap, at ang diffusion treatment pagkatapos ng brazing ay higit pang magpapataas sa maximum allowable value ng joint gap.Ang pagkuha ng Inconel alloy bilang isang halimbawa, ang maximum na agwat ng Inconel joint brazed na may b-ni82crsib ay maaaring umabot sa 90um pagkatapos ng diffusion treatment sa 1000 ℃ para sa 1H;Gayunpaman, para sa mga joints na may brazed na b-ni71crsib, ang maximum na gap ay humigit-kumulang 50um pagkatapos ng diffusion treatment sa 1000 ℃ para sa 1H.

3) Transient liquid phase connection transient liquid phase connection ay gumagamit ng interlayer na haluang metal (mga 2.5 ~ 100um ang kapal) na ang punto ng pagkatunaw ay mas mababa kaysa sa base metal bilang filler metal.Sa ilalim ng isang maliit na presyon (0 ~ 0.007mpa) at isang naaangkop na temperatura (1100 ~ 1250 ℃), ang interlayer na materyal ay unang natutunaw at nagbabasa ng base metal.Dahil sa mabilis na pagsasabog ng mga elemento, nangyayari ang isothermal solidification sa joint upang mabuo ang joint.Ang pamamaraang ito ay lubos na binabawasan ang pagtutugma ng mga kinakailangan ng base metal na ibabaw at binabawasan ang presyon ng hinang.Ang pangunahing mga parameter ng transient liquid phase na koneksyon ay ang presyon, temperatura, oras ng paghawak at komposisyon ng interlayer.Maglapat ng mas kaunting presyon upang mapanatili ang mating surface ng weldment sa magandang contact.Ang temperatura at oras ng pag-init ay may malaking epekto sa pagganap ng joint.Kung ang joint ay kinakailangang maging kasing lakas ng base metal at hindi makakaapekto sa performance ng base metal, ang mga parameter ng proseso ng koneksyon ng mataas na temperatura (tulad ng ≥ 1150 ℃) at mahabang panahon (tulad ng 8 ~ 24h) ay dapat pinagtibay;Kung ang kalidad ng koneksyon ng joint ay nabawasan o ang base metal ay hindi makatiis sa mataas na temperatura, isang mas mababang temperatura (1100 ~ 1150 ℃) at isang mas maikling oras (1 ~ 8h) ay dapat gamitin.Dapat kunin ng intermediate layer ang konektadong base metal na komposisyon bilang pangunahing komposisyon, at magdagdag ng iba't ibang mga elemento ng paglamig, tulad ng B, Si, Mn, Nb, atbp. Halimbawa, ang komposisyon ng Udimet alloy ay ni-15cr-18.5co-4.3 al-3.3ti-5mo, at ang komposisyon ng intermediate layer para sa transient liquid phase na koneksyon ay b-ni62.5cr15co15mo5b2.5.Ang lahat ng mga elementong ito ay maaaring mabawasan ang temperatura ng pagkatunaw ng Ni Cr o Ni Cr Co na mga haluang metal sa pinakamababa, ngunit ang epekto ng B ay ang pinaka-halata.Bilang karagdagan, ang mataas na rate ng pagsasabog ng B ay maaaring mabilis na i-homogenize ang interlayer alloy at base metal.