Superlydinių litavimas
(1) Litavimo charakteristikos Superlydinius galima suskirstyti į tris kategorijas: nikelio, geležies ir kobalto. Jie pasižymi geromis mechaninėmis savybėmis, atsparumu oksidacijai ir korozijai aukštoje temperatūroje. Nikelio lydinys yra plačiausiai naudojamas praktinėje gamyboje.
Superlydinys turi daug Cr, todėl kaitinant paviršiuje susidaro sunkiai pašalinama Cr2O3 oksido plėvelė. Nikelio pagrindo superlydiniuose yra Al ir Ti, kurie kaitinant lengvai oksiduojasi. Todėl litavimo metu pagrindinė problema yra superlydinių oksidacijos kaitinimo metu prevencija arba sumažinimas ir oksido plėvelės pašalinimas. Kadangi fliuse esantis boraksas arba boro rūgštis gali sukelti bazinio metalo koroziją litavimo temperatūroje, po reakcijos išsiskyręs boras gali prasiskverbti į bazinį metalą ir sukelti tarpkristalinę infiltraciją. Lietų nikelio pagrindo lydinių, kuriuose yra daug Al ir Ti, vakuumo laipsnis karštoje būsenoje litavimo metu turi būti ne mažesnis kaip 10⁻⁶ ~ 10⁻⁶ Pa, kad kaitinant būtų išvengta lydinio paviršiaus oksidacijos.
Tirpalu sustiprintų ir nusodinimu sustiprintų nikelio bazinių lydinių litavimo temperatūra turi atitikti tirpalo apdorojimo kaitinimo temperatūrą, kad būtų užtikrintas visiškas lydinio elementų ištirpimas. Litavimo temperatūra per žema, todėl lydinio elementai negali būti visiškai ištirpinti; jei litavimo temperatūra per aukšta, bazinio metalo grūdeliai išaugs, o medžiagos savybės nebus atkurtos net ir po terminio apdorojimo. Lietų bazinių lydinių kietojo tirpalo temperatūra yra aukšta, todėl per aukšta litavimo temperatūra paprastai neturi įtakos medžiagos savybėms.
Kai kurie nikelio pagrindo superlydiniai, ypač nusodinimo būdu sustiprinti lydiniai, linkę įtrūkti dėl įtempių. Prieš litavimą, proceso metu susidarę įtempiai turi būti visiškai pašalinti, o litavimo metu sumažinti terminiai įtempiai.
(2) Litavimo medžiaga nikelio pagrindo lydinys gali būti lituojamas sidabro pagrindu, grynu variu, nikelio pagrindu ir aktyviuoju lydmetaliu. Kai jungties darbinė temperatūra nėra aukšta, galima naudoti sidabro pagrindu pagamintas medžiagas. Yra daug rūšių sidabro pagrindo lydmetalių. Siekiant sumažinti vidinį įtempį litavimo metu, geriausia rinktis žemos lydymosi temperatūros lydmetalį. Fb101 fliusas gali būti naudojamas litavimui su sidabro pagrindo užpildu. Fb102 fliusas naudojamas litavimui su didžiausiu aliuminio kiekiu, pridedant 10–20 % natrio silikato arba aliuminio fliuso (pvz., FB201). Kai litavimo temperatūra viršija 900 ℃, reikia rinktis FB105 fliusą.
Lituojant vakuume arba apsauginėje atmosferoje, kaip litavimo užpildas gali būti naudojamas grynas varis. Litavimo temperatūra yra 1100–1150 ℃, jungtyje neatsiras įtrūkimų, tačiau darbinė temperatūra neturi viršyti 400 ℃.
Nikelio pagrindo litavimo užpildas yra dažniausiai naudojamas superlydinių litavimo užpildas dėl gerų savybių aukštoje temperatūroje ir nesant įtempių įtrūkimų litavimo metu. Pagrindiniai nikelio pagrindo litavimo lydinio elementai yra Cr, Si, B, o nedideliame kiekyje litavimo lydinio taip pat yra Fe, W ir kt. Palyginti su ni-cr-si-b, b-ni68crwb litavimo užpildas gali sumažinti B tarpkristalinę infiltraciją į pagrindinį metalą ir padidinti lydymosi temperatūros intervalą. Tai litavimo užpildas, skirtas aukštos temperatūros darbinių dalių ir turbinų menčių litavimui. Tačiau W turinčio litavimo lydmetalio takumas pablogėja, o jungties tarpą sunku kontroliuoti.
Aktyvaus difuzinio litavimo užpildo metalas neturi silicio ir pasižymi puikiu atsparumu oksidacijai bei vulkanizacijai. Litavimo temperatūrą galima pasirinkti nuo 1150 ℃ iki 1218 ℃, atsižvelgiant į litavimo tipą. Po litavimo, difuzinio apdorojimo 1066 ℃ temperatūroje, galima gauti lituotą jungtį, kurios savybės yra tokios pačios kaip ir pagrindinio metalo.
(3) Nikelio pagrindo lydinių litavimo procesas gali būti litavimas apsauginės atmosferos krosnyje, vakuuminis litavimas ir trumpalaikis skystos fazės jungimas. Prieš litavimą paviršius turi būti nuriebalintas ir oksiduotas švitriniu popieriumi, veltinio disku, acetono šveitimu ir cheminiu valymu. Renkantis litavimo proceso parametrus, reikia atkreipti dėmesį, kad kaitinimo temperatūra neturėtų būti per aukšta, o litavimo laikas – trumpas, kad būtų išvengta stiprios cheminės reakcijos tarp fliuso ir bazinio metalo. Siekiant išvengti bazinio metalo įtrūkimų, prieš suvirinimą šaltai apdorotos dalys turi būti įtemptos, o suvirinimo kaitinimas turi būti kuo vienodesnis. Nusodinimo būdu sustiprintų superlydinių atveju dalys pirmiausia turi būti apdorojamos kietuoju tirpalu, tada lituojamos šiek tiek aukštesnėje nei sendinimo stiprinimo temperatūroje ir galiausiai sendinimo apdorojimas.
1) Litavimas apsauginėje atmosferos krosnyje Litavimui apsauginėje atmosferos krosnyje reikalingos labai grynos apsauginės dujos. Superlydiniams, kurių w (AL) ir w (TI) yra mažesnis nei 0,5 %, rasos taškas, naudojant vandenilį arba argoną, turi būti žemesnis nei -54 ℃. Padidėjus Al ir Ti kiekiui, lydinio paviršius kaitinamas vis tiek oksiduojasi. Reikia imtis šių priemonių: Įpilti nedidelį kiekį fliuso (pvz., FB105) ir pašalinti oksido plėvelę fliusu; ant detalių paviršiaus uždėti 0,025–0,038 mm storio dangą; Iš anksto ant lituojamos medžiagos paviršiaus užpurkšti lydmetalio; Įpilti nedidelį kiekį dujų fliuso, pvz., boro trifluorido.
2) Vakuuminis litavimas Vakuuminis litavimas yra plačiai naudojamas siekiant geresnio apsauginio efekto ir litavimo kokybės. Žr. 15 lentelę, kurioje pateiktos tipiškų nikelio pagrindo superlydinių jungčių mechaninės savybės. Superlydiniams, kurių w (AL) ir w (TI) yra mažesnis nei 4 %, geriau ant paviršiaus galvanizuoti 0,01–0,015 mm nikelio sluoksnį, nors lydmetalio sudrėkinimą galima užtikrinti ir be specialaus išankstinio apdorojimo. Kai w (AL) ir w (TI) viršija 4 %, nikelio dangos storis turi būti 0,020,03 mm. Per plona danga neturi apsauginio poveikio, o per stora danga sumažins jungties stiprumą. Suvirinamas dalis taip pat galima sudėti į dėžę vakuuminiam litavimui. Dėžutė turėtų būti užpildyta geteriu. Pavyzdžiui, Zr aukštoje temperatūroje sugeria dujas, kurios dėžėje gali sudaryti vietinį vakuumą, taip užkertant kelią lydinio paviršiaus oksidacijai.
15 lentelė. Tipinių nikelio pagrindo superlydinių vakuuminiu būdu lituotų jungčių mechaninės savybės
Superlydinio lituoto jungties mikrostruktūra ir stiprumas kinta kartu su litavimo tarpu, o difuzinis apdorojimas po litavimo dar labiau padidina maksimalią leistiną jungties tarpo vertę. Pavyzdžiui, Inconel lydiniu lituoto Inconel jungties, lituotos b-ni82crsib, maksimalus tarpas po difuzinio apdorojimo 1000 ℃ temperatūroje 1H atveju gali siekti 90 μm; tačiau jungčių, lituotų b-ni71crsib, maksimalus tarpas po difuzinio apdorojimo 1000 ℃ temperatūroje 1H atveju yra apie 50 μm.
3) Pereinamojo skystosios fazės jungimas Pereinamojo skystosios fazės jungimo metu kaip užpildo metalas naudojamas tarpsluoksninis lydinys (apie 2,5–100 μm storio), kurio lydymosi temperatūra yra žemesnė nei pagrindinio metalo. Esant mažam slėgiui (0–0,007 MPa) ir atitinkamai temperatūrai (1100–1250 °C), tarpsluoksnio medžiaga pirmiausia išsilydo ir sudrėkina pagrindinį metalą. Dėl greitos elementų difuzijos jungtyje vyksta izoterminis kietėjimas, suformuojant jungtį. Šis metodas labai sumažina pagrindinio metalo paviršiaus atitikimo reikalavimus ir sumažina suvirinimo slėgį. Pagrindiniai pereinamojo skystosios fazės jungimo parametrai yra slėgis, temperatūra, laikymo laikas ir tarpsluoksnio sudėtis. Taikykite mažesnį slėgį, kad suvirinimo jungties paviršius gerai kontaktuotų. Šildymo temperatūra ir laikas daro didelę įtaką jungties veikimui. Jei jungtis turi būti tokia pat tvirta kaip ir netaurusis metalas ir neturi įtakos pastarojo eksploatacinėms savybėms, jungimo proceso parametrai turi būti aukšta temperatūra (pvz., ≥ 1150 ℃) ir ilgas laikas (pvz., 8–24 val.); jei jungties kokybė sumažėja arba netaurusis metalas neatlaiko aukštos temperatūros, naudojama žemesnė temperatūra (1100–1150 ℃) ir trumpesnis laikas (1–8 val.). Tarpiniam sluoksniui kaip pagrindinė sudėtis turi būti naudojamas jungiamojo netauriojo metalo mišinys ir pridedami įvairūs aušinimo elementai, pvz., B, Si, Mn, Nb ir kt. Pavyzdžiui, Udimet lydinio sudėtis yra ni-15cr-18,5co-4,3al-3,3ti-5mo, o tarpinio sluoksnio, skirto trumpalaikiam skystosios fazės jungimui, sudėtis yra b-ni62,5cr15co15mo5b2,5. Visi šie elementai gali sumažinti NiCr arba NiCrCo lydinių lydymosi temperatūrą iki žemiausios, tačiau B poveikis yra akivaizdžiausias. Be to, didelis B difuzijos greitis gali greitai homogenizuoti tarpsluoksninį lydinį ir bazinį metalą.
Įrašo laikas: 2022 m. birželio 13 d.