Запояване на титан и неговите сплави

ните количества цирконий се извършват във вакуум с остатъчен вакуум от 1,33. 10 -4 Ра.

За нагряване на титан по време на запояване се използват вакуумни или конвенционални електрически пещи. В последния случай необходимата атмосфера на вакуум или сух инертен газ се създава в запечатан контейнер с продукт, поставен в него. Контейнерите са изработени от тънколистова хром-никелова стомана, устойчива на корозия. При нагряване за запояване контактът на титана със стените на контейнера е неприемлив, за да се избегне тяхното контактно топене с образуването на Ti-Ni евтектика. Следователно продуктът е изолиран с уплътнения от молибден, слюда или керамика, които не са възстановени от титан (слой от алуминиев оксид се нанася върху устройството чрез плазмено пръскане).

При запояване на титан във вакуум не трябва да има контакт с въглерод, тъй като той има висок химичен афинитет към титана. При използване на графитни нагреватели те се покриват със слой A1203. Нагряването на контейнер с малък продукт, поставен в него, е възможно в баня с разтопена сол. При запояване на титан и неговите сплави с локално нагряване се използва например нагряване на лъч или газов пламък и поток.

При пламъчно запояване с флюси се препоръчва частите да се нагряват само след като спойката е поставена в пролуката и титановата повърхност, подложена на нагряване, е покрита със слой флюс. Потоците, използвани за запояване на титан, са неактивни и често замърсяват запоената повърхност; припоите се разпространяват лошо върху него и не осигуряват стабилни механични характеристики на спойките. Устойчивостта на срязване на съединенията от титан и неговите сплави, запоени в кислородно-ацетиленов пламък със сребърни припои с потоци, е 39,2–225,4 MPa.

Експерименти с ултразвукзапояването на титан не даде положителни резултати. Например, след ултразвуково калайдисване на сплавта OT4, слоевете припои P200A и POS 61 се оказаха слабо свързани с основния метал.

Високият химичен афинитет на титана с други елементи, включително метали, определя способността му да образува химични съединения с повечето от тях и широки области на ограничени твърди разтвори, най-често с евтектики. Перитектиците с титан образуват само сребро (с химическото съединение TiAg) и волфрам (без химическото съединение). Неограничените твърди разтвори с титан образуват само огнеупорни метали (Zr, V, Mo, Nb). Сред тях цирконият и ванадият образуват твърди разтвори с минимална точка на топене, докато молибденът и ниобият образуват твърди разтвори с нарастваща точка на топене на сплавите при тяхното въвеждане.

Необходимостта от ограничаване на температурата на запояване на титан и неговите сплави е свързана с висока скорост на растеж на неговите зърна и крехкост в присъствието на кислород в сплавта при температури

над 1000-1050 °C. Следователно, като основа на спойки за запояване на титан и неговите сплави се използват метали със средна топимост - алуминий, сребро и нискотопим метал - калай, които образуват химични съединения с титан или сравнително ниско топими евтектики, богати на титан, с мед, никел, силиций. Когато титанът и неговите сплави се запояват с такива спойки, в шева могат да се образуват междинни слоеве от химически съединения и крехки евтектики, съдържащи тези съединения. В резултат на това няма междукристална химическа ерозия в метала, който ще се запоява, но е възможно крехкост на запоения метал по време на запояване.

Сред интерметалните съединения, образувани от титан с други метали, TiNi има доста висока пластичност (b = 15%; RC = 37,9 J/m2; s = 852,6 MPa; tтопи = 1300 °C). Въпреки това, в запоени шевовепо време на перитектичната реакция по време на охлаждане TiNi се превръща в крехко Ti2Ni интерметално съединение. Интерметалното съединение Ti Ag, съдено по неговата микротвърдост, е много по-пластично от интерметалното съединение Ti2Cu.

За запояване на титан се използват предимно сребърни припои. При перитектичната температура в сплавите се образува неконгруентно TiAg съединение и широк диапазон от твърди разтвори. Интерметалното съединение TiAg е относително пластично, но споените със сребро титанови съединения имат ниска устойчивост на срязване, по-специално поради голямата разлика в температурните коефициенти на линейно разширение на тази фаза и титана.

Въвеждането на повече от 7–10% Cu в сребърен припой след запояване с готов припой води до рязко намаляване на механичните свойства на съединението поради образуването на крехки TiCu3 и Ti2Cu интерметални съединения по границата със запоения метал. Поради неравновесния процес на втвърдяване по време на охлаждане на запоеното съединение, вече със съдържание над 0,3% Cu в сребърния припой, първо се образува интерметален междинен слой в медта, след което тези неравновесни фази се разтварят в припоя и се образува равновесен TiAg междинен слой за тези условия по протежение на границата на заваръчния шев с основния метал.

За запояване на титанови сплави се използват и сребърни припои, легирани с паладий и галий, със следните състави (%): 1) 20 Pd, 3-10 Ga, Ag - останалото; tp=930-960 °С; 2) 10 Pd, 90 Ag; tтопи = 985 °С, tp=1000 °С; 3) 7-15 Pd, 5-9 Ga, Ag - почивка; tp = 930-960 °С; 4) 3,5-6 Pd, 3,5-10 AI, Ag - останалото; tp = 650-790 °С.

Технология на запояване с тези припои: бавно нагряване до 600 ° C във вакуум (p = 1,33 . 10 -3 Pa), запълване на работната кухина на пещта с хелий, бързо нагряване до температурата на запояване, задържане при нея за 2 минути и бавно охлаждане (50 ° C / min). Получените спойки иматвисоки механични свойства, монофазна структура и без дефекти. Припоите имат ниска ерозионна способност по отношение на титановите сплави.

Друга основа за спойки за капилярно запояване на титан е алуминият. Този метал образува с титан двойна диаграма на състоянието с химически съединения. Въпреки това, скоростта на растеж на интерметалното съединение TiAl3, образувано по протежение на границата със запоения метал при температурата на запояване, е ниска, което се дължи на относително високата му енергия на активиране от 154 J/mol.

Алуминиевите припои за капилярно запояване на титанови продукти са намерили приложение при производството на звукопоглъщащи панели от пчелна пита (при запояване на кожата с блокове от пчелна пита). Използваната спойка е алуминиева сплав 3003 под формата на фолио с дебелина 0,2 mm. Запояването се извършва във вакуумна пещ при налягане 2,0. 10 -4 Ра. Изделието беше подложено на въртене през вратата на пещта, за да се предотврати изтичането на спойката. Режим на запояване: нагряване до 679 °С; задържане за 3 минути, последвано от охлаждане чрез пускане на газ в пещта при температура 66 °C. За да се предотврати сливането на перфорационните отвори, беше използвана стоп паста от A120s под формата на прах със свързващо вещество от изопрен и метакрилат. Запоените титанови панели са с 30–50% по-леки и имат 3 пъти по-голяма устойчивост на разкъсване и 10 пъти по-малка загуба на акустични свойства поради припокриване на перфорации, отколкото заварените панели, изработени от никелова сплав Inconel-625 [44].

Най-важните депресанти на титановите припои, освен медта и никела, са кобалт, силиций, германий и берилий. Точката на топене на най-нискотопимата титанова евтектика с тези елементи е съответно 1025, 1330, 1360, 1030 ±50 °C. Тези депресанти имат друго предимство: всеки от тях образува доста широк спектър от твърди разтвори с титан и неконгруентнихимически съединения с относително ниска температура на разлагане (енергия на активиране), което е най-важният принцип на дифузионното запояване.

Високотемпературните титанови евтектики със силиций и германий са намерили приложение главно като припои за спояване на огнеупорни метали, включително и такива с графит. Те образуват устойчиви на корозия спойки и издържат добре на интензивно ядрено лъчение. Съединенията от титан или ниобий, запоени с титанови припои със силиций, са способни да работят дълго време при температури над 1200 °C.

При контакт на запоения метал А с припой A-B или B могат да се образуват междинни слоеве само от онези химични съединения, които са разположени между запоения метал и припоя на диаграмата на състоянието A-B. Няма химични съединения между титан и Ti–Ni или Ti–Sn евтектика на съответните фазови диаграми. Следователно, при запояване на титан с припои, съдържащи никел или силиций в количества не по-големи от тези в евтектиката, не се образуват междинни слоеве от химически съединения по границата на запоения метал и течната спойка. Въпреки това, наличието на мед и силиций в спойката, в резултат на което броят на алуминиевите атоми на единица площ от намокрения запоен метал

спойка, намалява, може да доведе до инхибиране на растежа на TiAl3 интерметално съединение. Това се потвърждава от данните, че при запояване на титанова сплав с спойка Al-48% Si-3,8% Cu скоростта на растеж на интерметалид TiAl3 при температура 680 ° C е 3 пъти по-малка, отколкото при запояване с Al-1,2% Mn спойка; при температура на запояване от 510 ° C се образуват филетни участъци, но не се появяват крехки интерметални междинни слоеве.

Въвеждането на алуминий в сребърни припои за намаляване на точката им на топене е възможно само в ограничени количества; обикновено тази сума не надвишава 5%. Заза подобряване на омокрянето на титан с такива спойки в течащ аргон, те се въвеждат

Най-високата якост на споените съединения може да се осигури при запояване с припои на същата основа като запоения метал, както и на базата на метали, които образуват неограничени твърди разтвори с него. Цирконий и ванадий, които образуват непрекъснати твърди разтвори с титан с минимум на диаграмата на състоянието, могат да бъдат такава основа за спойки при запояване на титан.

Поради по-високия химичен афинитет на циркония към кислорода в сравнение с титана, спояването на титан и неговите сплави с припои, съдържащи цирконий, изисква по-висок вакуум (p = 1.33.10 -4 Pa) или поддържане на вакуум (p = 1.33.10 - 1.33.10 -2 Pa), но с предварително почистване на контейнерното пространство със сух чист аргон.

Титанът образува системи от сплави от евтектичен тип с повечето метали. Във всички такива сплави една или две евтектични фази са нископластични химически съединения. Следователно титановите припои, легирани с такива елементи, с изключение на огнеупорни метали, с които титанът образува непрекъсната серия от твърди разтвори с минимум, са с ниска пластичност и се използват под формата на прахообразни пасти или под формата на фолио, състоящо се от няколко слоя пластични съставни сплави, редуващи се с титанов междинен слой и влизащи в контактно-реактивно топене с него по време на процеса на запояване.

Контактно-реактивно дифузионно запояване на сплав VT14 с междинен слой от паладий е възможно при температура 1160 °C с експозиция 15 минути. Хомогенизиращото отгряване се извършва при 900 ° С в продължение на 12 часа Капилярно дифузионно запояване с припои Cu-Ti, Ni-Ti, Fe-Ti се извършва при температура 960 ° С в продължение на 15 минути с хомогенизиращо отгряване при 900 ° С в продължение на 12 часа.Такива режими осигуряват еднаква якост на споените съединения сосновен материал.

Автор:АдминистрацияОбща оценка на статията:Публикувана:11.02.2012 г.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _