Läten vu Superlegierungen

Läten vu Superlegierungen

(1) Läiteigenschaften Superlegierungen kënnen an dräi Kategorien agedeelt ginn: Nickelbasis, Eisenbasis a Kobaltbasis. Si hunn gutt mechanesch Eegeschaften, Oxidatiounsbeständegkeet a Korrosiounsbeständegkeet bei héijen Temperaturen. Eng Nickelbasislegierung ass déi am meeschte verbreet an der praktescher Produktioun.

D'Superlegierung enthält méi Cr, an e Cr2O3-Oxidfilm bildt sech op der Uewerfläch beim Erhëtzen, deen schwéier ze entfernen ass. Superlegierungen op Nickelbasis enthalen Al an Ti, déi liicht oxidéiere kënnen, wann se erhëtzt ginn. Dofir ass d'Verhënnerung oder d'Reduktioun vun der Oxidatioun vu Superlegierungen beim Erhëtzen an d'Entfernung vum Oxidfilm dat primäert Problem beim Läten. Well Borax oder Borsäure am Flux bei der Lättemperatur Korrosioun vum Basismetall verursaache kann, kann de Bor, deen no der Reaktioun ausgefällt, an de Basismetall andréngen, wat zu enger intergranulärer Infiltratioun féiert. Fir gegoss Néckelbasislegierungen mat héijen Al- an Ti-Gehalter däerf de Vakuumgrad am waarmen Zoustand net manner wéi 10⁻² ~ 10⁻³ Pa beim Läten sinn, fir Oxidatioun op der Legierungsuewerfläch beim Erhëtzen ze vermeiden.

Fir lösungsverstäerkt an ausfällungsverstäerkt Nickellegierungen soll d'Löttemperatur mat der Heiztemperatur vun der Léisungsbehandlung iwwereneestëmmen, fir déi komplett Opléisung vun den Legierungselementer ze garantéieren. D'Löttemperatur ass ze niddreg, an d'Legierungselementer kënnen net komplett opgeléist ginn; Wann d'Löttemperatur ze héich ass, wiisst d'Basismetallkären erop, an d'Materialeegeschafte ginn och no der Hëtzbehandlung net restauréiert. D'Festléisungstemperatur vu Gosslegierungen ass héich, wat d'Materialeegeschafte generell net wéinst enger ze héijer Lättemperatur beaflosst.

Verschidde Superlegierungen op Nickelbasis, besonnesch duerch Nidderschlag verstäerkt Legierungen, hunn d'Tendenz zu Spannungsrëss. Virum Läten muss d'Spannung, déi dobäi entsteet, komplett ewechgeholl ginn, an d'Wärmespanne soll beim Läten miniméiert ginn.

(2) Läitmaterial op Nickelbasis kann mat Sëlwerbasis, purem Koffer, Néckelbasis an aktivem Läit geléit ginn. Wann d'Aarbechtstemperatur vun der Verbindung net héich ass, kënne Sëlwerbasismaterialien benotzt ginn. Et gëtt vill Zorte vu Sëlwerbasisléit. Fir d'intern Spannung beim Läitheizung ze reduzéieren, ass et am beschten, Läit mat enger niddreger Schmelztemperatur ze wielen. Fb101 Flux kann fir d'Lätzen mat Sëlwerbasis Füllmetall benotzt ginn. Fb102 Flux gëtt fir d'Lätzen vun enger duerch Nidderschlag verstäerkter Superlegierung mat dem héchsten Aluminiumgehalt benotzt, an 10% ~ 20% Natriumsilikat oder Aluminiumflux (wéi z.B. fb201) ginn derbäigesat. Wann d'Lättemperatur iwwer 900 ℃ geet, soll fb105 Flux gewielt ginn.

Beim Läten am Vakuum oder an der Schutzatmosphär kann rengt Koffer als Lätfëllmetall benotzt ginn. D'Lättemperatur ass 1100 ~ 1150 ℃, an d'Verbindung wäert keng Spannungsrëss verursaachen, awer d'Aarbechtstemperatur däerf net méi wéi 400 ℃ sinn.

Läitmetall op Nickelbasis ass dat am meeschte verbreet Läitmetall a Superlegierungen, well et gutt bei héijen Temperaturen hält a keng Spannungsrëss beim Läiten verursaacht. Déi wichtegst Legierungselementer am Läitmetall op Nickelbasis si Cr, Si, B, an eng kleng Quantitéit u Läit enthält och Fe, W, etc. Am Verglach mat ni-cr-si-b kann b-ni68crwb Läitmetall d'intergranulär Infiltratioun vu B an de Basismetall reduzéieren an den Schmelztemperaturintervall erhéijen. Et ass e Läitmetall fir d'Lätzen vun héichtemperaturbedingten Aarbechtsdeeler an Turbinneblieder. D'Flëssegkeet vum Läitmetall mat W gëtt awer méi schlecht an d'Verbindungslück ass schwéier ze kontrolléieren.

Dat aktivt Diffusiounslätmetall enthält kee Si-Element a weist eng exzellent Oxidatiounsbeständegkeet a Vulkaniséierungsbeständegkeet op. D'Löttemperatur kann jee no der Aart vum Lät tëscht 1150 ℃ an 1218 ℃ gewielt ginn. Nom Lätzen kann no enger Diffusiounsbehandlung vun 1066 ℃ eng geléit Verbindung mat de selwechten Eegeschafte wéi de Basismetall kritt ginn.

(3) Läitprozess fir Nickellegierungen kann Läiten an engem Schutzatmosphäruewen, Vakuumläiten a transient Flëssegkeetsphas-Verbindung benotzt ginn. Virum Läiten muss d'Uewerfläch entfettet an Oxid duerch Schleifpabeierpoléieren, Filzschleifpoléieren, Acetonreinigen a chemesch Reinigung ewechgeholl ginn. Bei der Auswiel vun de Parameter vum Läitprozess sollt een drop oppassen, datt d'Heiztemperatur net ze héich soll sinn an d'Lätzäit kuerz soll sinn, fir eng staark chemesch Reaktioun tëscht dem Flux an dem Basismetall ze vermeiden. Fir ze verhënneren, datt de Basismetall brécht, mussen déi kal veraarbecht Deeler virum Schweessen spanningsfräi gemaach ginn, an d'Schweißheizung soll sou gläichméisseg wéi méiglech sinn. Fir duerch Nidderschlag verstäerkt Superlegierungen mussen d'Deeler als éischt enger Festléisungsbehandlung ënnerworf ginn, dann bei enger Temperatur liicht méi héich wéi d'Alterungsverstäerkungsbehandlung geléit ginn, an zum Schluss eng Alterungsbehandlung.

1) Läiten an engem Schutzatmosphäruewen D'Läten an engem Schutzatmosphäruewen erfuerdert e Schutzgas vun héijer Rengheet. Fir Superlegierungen mat engem w(AL) an engem w(TI) vun manner wéi 0,5% soll den Taupunkt ënner -54 ℃ leien, wann Waasserstoff oder Argon benotzt ginn. Wann den Al- an Ti-Gehalt eropgeet, oxidéiert d'Legierungsuewerfläch ëmmer nach bei der Erhëtzung. Folgend Moossname musse getraff ginn; eng kleng Quantitéit Flux (wéi z.B. fb105) derbäisetzen an den Oxidfilm mat Flux ewechhuelen; eng 0,025 ~ 0,038 mm déck Beschichtung gëtt op d'Uewerfläch vun den Deeler geplackt; d'Löt am Viraus op d'Uewerfläch vum Material sprëtzen, dat geléit soll ginn; eng kleng Quantitéit Gasflux, wéi z.B. Bortrifluorid, derbäisetzen.

2) Vakuumlätten Vakuumlätten gëtt wäit verbreet benotzt fir e bessere Schutzeffekt a Lätqualitéit ze kréien. Kuckt Tabelle 15 fir déi mechanesch Eegeschafte vun typesche Superlegierungsverbindungen op Nickelbasis. Fir Superlegierungen mat w (AL) a w (TI) manner wéi 4% ass et besser, eng Schicht vun 0,01 ~ 0,015 mm Nickel op der Uewerfläch galvaniséieren, obwuel d'Befeuchtung vum Lät ouni speziell Virbehandlung garantéiert ka ginn. Wann w (AL) a w (TI) 4% iwwerschreiden, soll d'Déckt vun der Nickelbeschichtung 0,020,03 mm sinn. Eng ze dënn Beschichtung huet keen Schutzeffekt, an eng ze déck Beschichtung reduzéiert d'Festigkeit vun der Verbindung. D'Deeler, déi geschweesst solle ginn, kënnen och an d'Këscht fir Vakuumlätten geluecht ginn. D'Këscht soll mat Getter gefëllt ginn. Zum Beispill absorbéiert Zr Gas bei héijer Temperatur, wat e lokale Vakuum an der Këscht bilde kann, wouduerch d'Oxidatioun vun der Legierungsuewerfläch verhënnert gëtt.

Tabelle 15 mechanesch Eegeschafte vu Vakuumgelöteten Verbindungen vun typesche Superlegierungen op Nickelbasis

D'Mikrostruktur an d'Festigkeet vun der geléiterter Verbindung vun der Superlegierung änneren sech mam Läitspalt, an d'Diffusiounsbehandlung nom Läiten erhéicht de maximal zulässege Wäert vun der Verbindungspalt weider. Wann een d'Inconel-Legierung als Beispill hëlt, kann déi maximal Spalt vun enger Inconel-Verbindung, déi mat b-ni82crsib geléit ass, 90µm no der Diffusiounsbehandlung bei 1000 ℃ fir 1H erreechen; fir d'Verbindungen, déi mat b-ni71crsib geléit sinn, ass déi maximal Spalt awer ongeféier 50µm no der Diffusiounsbehandlung bei 1000 ℃ fir 1H.

3) Transient Flëssegkeetsphasenverbindung Bei enger transienter Flëssegkeetsphasenverbindung gëtt eng Zwëscheschichtlegierung (ongeféier 2,5 ~ 100µm déck) als Fëllmetall benotzt, där hire Schmelzpunkt méi niddereg ass wéi dee vum Basismetall. Ënner engem klengen Drock (0 ~ 0,007mpa) an enger entspriechender Temperatur (1100 ~ 1250 ℃) schmëlzt d'Zwëscheschichtmaterial als éischt a befeucht dat Basismetall. Wéinst der schneller Diffusioun vun den Elementer geschitt eng isotherm Erstarrung un der Verbindung, fir d'Verbindung ze bilden. Dës Method reduzéiert d'Ufuerderunge vun der Basismetalluewerfläch staark an de Schweessdrock. Déi wichtegst Parameter vun der transienter Flëssegkeetsphasenverbindung sinn Drock, Temperatur, Haltzäit an Zesummesetzung vun der Zwëscheschicht. Manner Drock gëtt ugewannt, fir d'Kontaktuewerfläch vun der Schweessunitéit a guddem Kontakt ze halen. D'Heizungstemperatur an d'Zäit hunn e groussen Afloss op d'Leeschtung vun der Verbindung. Wann d'Verbindung sou staark wéi de Basismetall muss sinn an d'Leeschtung vum Basismetall net beaflosst, solle Verbindungsprozessparameter vun héijer Temperatur (wéi ≥ 1150 ℃) a laanger Zäit (wéi 8 ~ 24 Stonnen) ugeholl ginn; Wann d'Verbindungsqualitéit vun der Verbindung reduzéiert ass oder de Basismetall keng héijer Temperatur aushält, soll eng méi niddreg Temperatur (1100 ~ 1150 ℃) an eng méi kuerz Zäit (1 ~ 8 Stonnen) benotzt ginn. Déi Zwëschenschicht soll d'Zesummesetzung vum verbonnene Basismetall als Basiszesummesetzung huelen, an ënnerschiddlech Killelementer, wéi B, Si, Mn, Nb, etc., derbäisetzen. Zum Beispill ass d'Zesummesetzung vun der Udimet-Legierung ni-15cr-18.5co-4.3al-3.3ti-5mo, an d'Zesummesetzung vun der Zwëschenschicht fir transient Flëssegkeetsphas-Verbindung ass b-ni62.5cr15co15mo5b2.5. All dës Elementer kënnen d'Schmëlztemperatur vun NiCr- oder NiCrCo-Legierungen op déi niddregst méiglechst reduzéieren, awer den Effekt vu B ass am offensichtlechsten. Zousätzlech kann déi héich Diffusiounsquote vu B d'Zwëscheschichtlegierung an de Basismetall séier homogeniséieren.