Пайка титана: Пайка титановых сплавов (часть 2)

Пайка титановых сплавов (часть 2)

Значения предельной растворимости компонентов припоев в титане приведены в табл. 8, там же указаны интерметаллиды, образующиеся в системах этих металлов с титаном, и их температуры плавления.

Таблица 8. Растворимость металлов в титане и составы интерметаллидов, образующихся при их взаимодействии.

Группа периодической системы

Металл

Предельная растворимость в a-Ti

Предельная растворимость в β-Ti

Отличие атомных диаметров от атомного диаметра титана

Металлические соединения в системе

Содержание, % по массе

Температура, °С

Содержание, % по массе

Температура, °С

Состав

Температура плавления, °C

I

Ag

14,6

855

30,5

1040

1,6

TiAg

1040

I

Си

2,1

798

17,7

990

12,9

Ti2Cu TiCu Ti2Cu3 TiCu3

990 975 920 885

IV

Sn

22,5

885

35

1600

8,15

Ti3Sn Ti2Sn Ti2Sn3 Ti6Sn

6

1663 1552 1505 1495

VII

Мп

0,5

530

33

1175

11,25

TiMn TiMn2

950 1330

VIII

Со

685

17

1020

14,7

TiCО2 TiCO Ti2CO

1250 1500 1050

VIII

Ni

0,1

770

13

955

15

Ti2

Ni TiNi TiNi3

984 1310 1380

Ввиду того, что при комнатной температуре растворимость компонентов припоев в а — Ti значительно ниже предельной, указанной в табл. 8, то после пайки припоями, содержащими никель, кобальт, марганец, получить структуру, состоящую из твердого раствора, можно лишь в случае применения весьма продолжительных выдержек и при толщине паяемого материала, которая позволяет рассматривать диффузию компонентов припоя в решетку титана как в бесконечное пространство.

В большинстве встречающихся на практике случаев получающаяся при диффузионной пайке структура шва двухфазная: твердый раствор а — Ti и интерметаллические соединения. Изменение механических свойств сплавов, имеющих в своем составе интерметаллиды, зависит от особенностей выделения второй фазы и характера дисперсионного механизма упрочнения.

В результате дисперсных выделений может иметь место как упрочнение, так и разупрочнение сплава. Выделение небольшого количества второй фазы в мелкодисперсном состоянии сопровождается повышением прочности и уменьшением пластичности.

Технология пайки титана в домашних условиях

Титан по физико-механическим характеристикам выступает в качестве наиболее важного современного конструкционного материала.

Его довольно широко используют в промышленности и быту, поэтому в некоторых случаях производится его пайка. Его вес практически в 2 раза меньше, если производить сравнение с углеродистыми сталями и рядом цветных сплавов. Показатель его плотности эквивалентен 4,5 г/см3. Титан – очень прочный (минимальный показатель σв равен 300 МПа), пластичный (δ эквивалентен пределу от 25 до 50 %) металл; показатель его коррозионной устойчивости в некоторых агрессивных средах превышает данную характеристику, свойственную коррозионно-стойким сталям.

Аргоно-дуговая сварка титана.

Особенности пайки титана

На поверхности титана есть альфированный налет, который предполагает наличие атмосферных газов. Перед процессом пайки упомянутый слой следует устранять, применяя для этого пескоструйную обработку, заменить которую можно методом травления в смеси с определенным составом: 20-30 мл h3NO3, 30-40 мл НСl и 1 л воды.

Период травления должен быть ограничен 5-10 мин. тогда как температурный показатель должен быть равен 20° С. После подобной обработки на поверхности материала все же будет присутствовать оксидный налет незначительной толщины, он станет препятствовать смачиванию основания припоем. По этой причине в домашних условиях мастера пытаются паять материал с использованием специальных флюсов, состав которых походит на тот, что имеют флюсы, предназначенные для работы с алюминием. Однако стоит быть готовым к тому, что сопряжения, получаемые посредством подобных флюсов, не обладают значительной прочностью и качеством.

Схема лазерной пайки расклинивающих пластин.

Как правило, титан и его сплавы претерпевают пайку в условиях вакуума или аргона, последний должен быть освобожден от частиц кислорода, водных паров и азота. Исключительно в идеальных условиях оксидный и нитридный налеты на поверхности материала нейтрализуются в металле, что верно, если температурный режим во время работ превышает показатель в 700° С. Это обуславливает работу с титаном при температурном режиме в пределах от 800 до 900° С, что гарантирует скорую очистку основания материала и интенсивное смачивание его припоями.

Пайку титановых сплавов при значительных температурах осуществляют не столь часто, что особенно касается печной плавки. Это объясняется тем, что при длительном нагреве, когда температура превышает 900° С, проявляется склонность к увеличению зерна и ухудшению пластических характеристик. Так как уровень прочности главного металла при этом почти не изменяется, в некоторых случаях сопряжение титановых сплавов методом пайки осуществляется и при отметке в 1000° С.

Водород, присутствующий в титане и понижающий его пластичность, устраняется в процессе пайки или во время нагрева при отметке в 900° С. Поэтому работа с титаном должна производиться в пространстве, лишенном воздуха, это предпочтительнее по сравнению с работами в условиях нейтральной атмосферы.

Титан хоть и предполагает обеспечение сложных условий, но все же поддается плавке, тогда как чугун относится к трудносвариваемым металлам.

Увеличение температуры при сварке и последующее охлаждение способствуют изменениям структуры характеристик чугуна в областях расплавления и шва, что указывает на то, что получить соединения, лишенные дефектов, с требуемым уровнем свойств, очень сложно.

Особенности пайки:

  • необходимость использования специальных флюсов;
  • необходимость вакуума;
  • рекомендуется использовать в качестве основы припоя серебро.

Вернуться к оглавлению

Рекомендации по проведению пайки

Схема установки пайки волной.

Пред тем как произвести пайку титана дома, нужно правильно подобрать припой, метод и особенности проведения работ. Следует учесть, что титан способствует возникновению хрупких интерметаллидов в паяном шве практически со всеми элементами, которые находятся в припое. По этой причине в роли основы припоя, как правило, предпочитают серебро, образующее с титаном не столь хрупкие интерметаллиды по сравнению с остальными металлами.

Произвести качественную пайку чугуна самостоятельно весьма проблематично, что касается и пайки титана в вакууме посредством бездобавочного алюминия. Это объясняется тем, что в шве возникают интерметаллидные фазы, а сопряжение не обладает никакой прочностью.

Толщину прослойки можно минимизировать, если в роли припоя использовать алюминий, легированный Ni. Этот и некоторые иные элементы по 1% сказываются на вытеснении интерметаллидной прослойки.

Пайку сплавов описываемого металла посредством оловянно-свинцовых или иных низкотемпературных припоев используют нечасто. В данном случае перед началом работ титан нужно покрыть никелем, применив химический или гальванический метод. А вот если необходимо использовать чугун в процессе пайки, то предпочтительнее доверить дело профессионалам.

Термообработка титановых сплавов в целях упрочнения

Индукционный нагреватель необходим для обработки металлических изделий под воздействием высоких температур. Нагрев ТВЧ способен произвести термообработку даже самых «требовательных» металлов, прогревая их на заданную глубину и благоприятно сказываясь на структуре изделия. На сегодняшний день данный вид термообработки является одним из самых востребованных в производстве.


 Титановые сплавы являются главным материалом, применяемым при конструкции значимых изделий. Часто используется титан благодаря своей высокой прочности, способности выдерживать воздействие высоких температур (температура плавления титана – 1665 градусов), небольшой плотности и высокой устойчивости к коррозийным образованиям. Даже в морской воде титановые сплавы устойчивы к коррозии.
 Титан является одной из главных составляющих при создании различных сплавов, применяемых в ракетостроении, авиации, энергомашиностроении, судостроении и прочих областях, где требуются его главные преимущества.
 Главными добавками при создании титановых сплавов являются: молибден, алюминий, ванадий, хром, олово, марганец, железо и т.п.
Для сплавов титана марок ВТ5, ВТ6-С, ВТ9 и ВТ16 производят отжиг, закалку и старение. Для полуфабрикатов из титанового сплава ВТ5-1 подвергают рекристализационному отжигу под воздействием температуры 700-800 градусов для того чтобы избавить их от наклепа. Для листовых сплавов титана производится отжиг при температуре 600-650 градусов. Поковки, трубы и прутки отжигают в течение 25-30 минут, а листы в течение 50-70 минут.
 Детали из сплава титана ВТ14, которые впоследствии должны будут выдерживать воздействие температур до 400 градусов, необходимо закаливать, а затем производить старение. Старение производится по режиму: закалка при температуре 820-840 градусов, охлаждение в воде, старение под воздействием температуры 480-500 градусов в течение 12-16 часов.
 Индукционный нагреватель способен производить закалку титановых сплавов, отжиг, нормализацию и старение. Все это будет производиться с учетом требуемых параметров обработки. Автоматизированное программное обеспечение, которым снабжен практически каждый индукционный нагреватель, позволяет проконтролировать процесс обработки и задавать требуемые параметры.

Если заметили ошибку, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter

Пайка титановых сплавов

Способность к пайке титана и титановых сплавов зависит от его высокого химического состава. Активность. Благодаря высокой растворимости кислорода и азота в титане при нагревании на воздухе на поверхности образуется альфа-хрупкий слой и образуется стабильный оксид титана.

Водород, который слегка растворяется в альфа-титане, образует гидрид титана в альфаф-сплавах и охрупчивает их. Водород в бета-титане более растворим и ускоряет распад эвтектоидных сплавов a-f-p-титана.

Поскольку для пайки титановых сплавов недостаточно активного флюса, они не спаяны на воздухе и не спаяны в среде водорода и азота из-за охрупчивания водородом и азотом.

Титановые сплавы паяют только после механического удаления оксидных и альфа-слоев с поверхности детали. Пилинг или химические вещества. Травление после пескоструйной обработки водой (например, в растворе состава: 20 мл в течение 4-6 минут, 30 мл HCl, 20 мл HF, 950 см3 h3O)

При пайке серебряными и Ti-Ni припоями детали нагреваются в чистой, сухой, нейтральной газовой среде. В большинстве случаев аргон. P. t.s. Возможно при относительно низком вакууме (1-10 «2-1-10- * мм рт. Ст.).

При пайке титановых сплавов с алюминием и оловом паянную поверхность сначала покрывают оловом в олове, нагретом до 600-650 °, или алюминием, нагретым до 850-900 ° Паяется с флюсом.

Пайка сплава VT1 с оловом и припоем POS40 также возможна с использованием чистого сухого текучего аргона. Когда олово покрыто алюминием, флюс используется для пайки алюминиевых сплавов.

  • Титан образует хрупкие химические вещества с большинством металлов. Поэтому паяные швы менее пластичны и прочнее, а нижняя осн. Материал сильно растворяется в жидком припое.

При нагревании выше 1000 ° С многие титановые сплавы подвержены сильному росту зерна и необратимой механической деградации. св. Более высокая прочность титановых и его сплавных паяных соединений достигается диффузионной пайкой в ​​результате диффузии компонентов припоя (медь, никель, серебро и т. Д.) В основной металл. Это связано с тем, что титан может образовывать широкий спектр твердых растворов с определенными металлами (Ag, Ni, Cu).

Чтобы предотвратить интенсивное растворение титана в жидком припое и образование интерметаллических слоев в паяных соединениях, нагрев деталей во время пайки ограничен по температуре, и в некоторых случаях может потребоваться более короткое нагревание.

Припой должен быть строго введен.

Иногда серебро предварительно осаждается на паяемой поверхности или другие покрытия наносятся для этой цели и для предотвращения окисления титана в воздухе. Никель (химический метод; слой 10-20 мкм). Для улучшения адгезии между никелевым покрытием и основным. Материальные части нагревают при 250 ° С в течение 2-2,5 часов.

При пайке титанового сплава сталью или медным сплавом и при пайке пламенем газовой горелки или высокочастотным током на воздухе абсолютно необходимо нанести промежуточное покрытие на титановый сплав.

  • Пайка титанового сплава. Вакуумная печь или специально запущенная. Из герметичного контейнера, например из нержавеющей стали, предварительно откачали или продули сухим чистым аргоном.

Детали загружаются в электропечь, нагреваемую кварцевым излучателем. Пайка с аргоном более успешна, когда экранирует припаянные части от потока аргона, поступающего в контейнер.

Для предотвращения интенсивного роста зерен титана и его сплавов рабочая температура используемого припоя должна быть ниже 1000 ° (см. Припой из титанового сплава).

Смотрите также:

Примеры решения задач по материаловедению

Создание прочных соединений из карбида в сталь

Когда мы думаем о горнодобывающей промышленности, мы часто думаем о рабочем, глубоко в шахте, рубящем кирку. В то время как некоторые горняки по-прежнему используют ручные инструменты, добыча все чаще выполняется с помощью мощных, непрерывных и автоматических горных инструментов — массивных сверл, которые прорезают камень, как будто это грязь.

Центральными элементами этих массивных вращающихся чудовищ являются два основных материала: стальной хвостовик и насадки из карбида вольфрама. Стальные хвостовики образуют корпус сверла.Но сталь, сколь бы прочной она ни была, не сравнится с подземной скалой. Режут и ломаются твердосплавные биты. Возьмите стальной стержень, закрепите его твердосплавными коронками, включите вращение и берегитесь камня!

Так как же соединить коронки из карбида вольфрама со стальным хвостовиком, чтобы они могли выдерживать огромные нагрузки горного инструмента?

Ответ: пайка , самый удивительный процесс соединения, который часто упускается из виду, поскольку он находится между высокотемпературной сваркой и низкотемпературной пайкой.

Пайка обеспечивает прочное соединение даже между разнородными металлами. Американское сварочное общество (AWS) описывает пайку как процесс соединения, который вызывает коалесценцию металлов через припой с припоем, температура ликвидуса которого выше 450 ° C / 840 ° F, но ниже температуры солидуса основного металла. Обратите внимание на слово «коалесценция», которое является подходящим способом описания соединения, в котором образуется новый металлический объект, который на самом деле может быть прочнее, чем окружающие металлы.

Двумя ключевыми элементами успешной пайки (помимо нагрева) являются НАПОЛНИТЕЛЬНЫЙ СПЛАВ и, конечно же, ФЛЮС.

При пайке коронок из карбида вольфрама к стали для создания горного инструмента серебряные припои часто не являются предпочтительным припоем. Скорее выбираются присадочные сплавы, которые плавятся при более высоких температурах, чем сплавы серебра. Ниже приведены три рекомендуемых сплава для пайки горных инструментов. Обратите внимание, что все три содержат марганец, который играет жизненно важную роль в твердой пайке.Припой часто имеет форму плоского купона или регулировочной шайбы.

Когда у вас есть правильный сплав, крайне важно выбрать правильный флюс. Вот где пригодится наш высокотемпературный флюс для пайки № 609LB.

Безусловно, наш Superior № 609LB — наш самый популярный флюс для пайки горных инструментов. Если вы спросите нас, мы с радостью скажем вам, что это лучший флюс такого типа в мире. Мы продаем его как в США, так и за рубежом: Китай, Польша, Южная Африка, Мексика и многие другие страны.Список наших клиентов для № 609LB постоянно расширяется и уже включает многих крупнейших мировых производителей горного оборудования.

№ 609LB является водорастворимым, для простоты использования. Многие пользователи просто покрывают твердосплавную коронку № 609LB, помещают ее на прокладки в образованные карманы в стали и паяют. No. 609LB активен между 760-1230⁰C / 1400-2250⁰F. Это способствует созданию надежно прочных соединений между стальным хвостовиком и твердосплавными коронками. После нагрева паяные инструменты закаливают в воде.Остатки флюса от No. 609LB либо удаляются при закалке, либо при окончательной очистке инструментов. В результате получается прочный и надежный сустав, достойный стоящей перед ним задачи.

Ничто не требует силы больше, чем твердосплавный инструмент для горных работ, проходящий через твердую породу. И ничто не способствует более прочному паяному соединению между твердосплавной коронкой и стальным хвостовиком, чем наш № 609LB.

Спросите у ведущих мировых производителей горного инструмента; они тебе скажут!

Чтобы узнать больше, взгляните на No.609LB (главная страница, паспорт безопасности, технические данные) и наша обширная линейка других припоев (главная страница).

Titanium Brazing, Inc. — На главную

Наша компания поставляет фольгу или порошки на основе Ti или Zr, жаропрочные припои, активные порошки без серебра, а также фольгу и проволоку на основе Al-Mg в качестве припоев для сварки титановых сплавов, титана с алюминием, меди, или сталь, алюминиды титана, тугоплавкие металлы, керамика, графит и углерод-углеродные композиты в различных областях применения, таких как теплообменники, сотовые конструкции, лопатки компрессора, трубопроводы, электроника, медицинские устройства, теплоизоляция и реакторы.

  1. Низкоэрозионные присадочные материалы для пайки титановых сплавов и алюминидов титана
  2. Жаропрочная пайка припоя
  3. Низкотемпературные присадочные материалы для пайки тонкостенных изделий из титана
  4. Присадочные материалы для пайки титана и алюминия при 550-580 ° C (1022-1076F)

  5. Присадочные материалы для пайки магнием при 600-630 ° C (1110-1166F)

Паяльная фольга, порошки и проволока TiBraze обеспечивают значительные производственные преимущества благодаря низкой температуре пайки, а также эксплуатационные преимущества благодаря высокотемпературной прочности паяных конструкций.Рассмотрите наши ПРОДУКТЫ.

НАШИ ЦЕНЫ — САМЫЕ НИЗКИЕ НА РЫНКЕ
СЕГОДНЯ, ОСОБЕННО ДЛЯ НЕБОЛЬШИХ ЗАКАЗОВ.

Мы также предоставляем консультации как в производстве, так и в исследованиях, направленных на поддержку существующего производства клиентов, а также новых разработок. Рассмотрите наши УСЛУГИ.

ПОСМОТРЕТЬ НАШИ НОВЫЕ ТОВАРЫ (2020)

МЫ ДОБАВЛЯЕМ МНОГО НОВЫХ ТОВАРОВ КАЖДЫЙ ГОД

НОВОСТИ: СПРОСИТЕ ТАКЖЕ:

(1) TiBraze LOK59: прутки без серебра для пайки нержавеющей стали и твердых сплавов

(2) TiBraze P14: паяльная паста без серебра для соединения латуни, меди и углеродистой стали

Мы поставляем разнообразную фольгу для пайки и несколько новых аморфных пленок с уникальными свойствами, которые удовлетворяют многие недавние инженерные задачи и насущные промышленные потребности, которые теперь доступны как в малых, так и в крупных заказах.Посмотреть их состав, результаты испытаний и документацию по параметрам использования:

TiBraze200 и TiBraze1450: здесь

TiBraze665: здесь

TiBraze590 и TiBraze800 : здесь

Также предлагаем порошок и проволоку: здесь и здесь.

Порошковая фольга для пайки титана и керамики

Наша компания занимается поставкой порошковой фольги 0. От 012 дюймов (0,3 мм) до Толщиной 0,030 дюйма (0,8 мм), шириной до 6 дюймов из следующих припой титана, присадочные материалы:

Торговое наименование AWS
Обозначение
Состав, мас.% Диапазон плавления
F (C)
Диапазон пайки
F (C)
TiBraze15-15 БТИ-1 Ti-15Cu-15Ni 1655-1742 (902-950) 1800-1920 (980-1050)
TiBraze15-25 БТИ-2 Ti-15Cu-25Ni 1653-1679 (901-915) 1705-1760 (930-960)
TiBraze375 БТИ-3 Ти-37.5Zr-15Cu-10Ni 1510-1535 (825-835) 1560-1620 (850-880)
TiBraze240 БТИ-4 Ti-24Zr-16Cu-16Ni-0.5Mo 1535-1560 (835-850) 1630-1690 (890-920)
TiBraze200 БТИ-5 Ti-20Zr-20Cu-20Ni 1555-1572 (848-856) 1560-1620 (870-900)

г. подробности здесь




Аморфные ленты для пайки титана и керамики

Наша компания занимается производством и поставкой аморфных лент. Мощность 40-60 м, ширина 0.8 дюймов (~ 20 мм) следующего титана припой присадочных металлов:

Торговое наименование AWS
Обозначение
Композиция Диапазон плавления
F (C)
Диапазон пайки
F (C)
TiBraze15-15 БТИ-1 Ti-15Cu-15Ni 1655-1742 (902-950) 1800-1920 (980-1050)
TiBraze15-25 БТИ-2 Ti-15Cu-25Ni 1653-1679 (901-915) 1705-1760 (930-960)
TiBraze375 БТИ-3 Ти-37.5Zr-15Cu-10Ni 1510-1535 (825-835) 1560-1620 (850-880)
TiBraze240 БТИ-4 Ti-24Zr-16Cu-16Ni-0.5Mo 1535-1560 (835-850) 1630-1690 (890-920)
TiBraze200 БТИ-5 Ti-20Zr-20Cu-20Ni 1555-1572 (848-856) 1560-1620 (870-900)
TiBraze950
Ti-50Cu 955 (1750) 1000-1050 (1832-1922)

г. подробности здесь

Titanium Brazing, Inc.- Публикации

  • СОСТОЯНИЕ ТЕХНИКИ ТИТАНОВЫХ ПАТИРНЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ
    Александра Шапиро и Анатолия Рабинкина
    Обзор новых материалов для пайки демонстрирует потенциальные возможности применения в аэрокосмической отрасли … Подробнее на : Welding Journal , 2003. Vol. 82 (10), стр. 36-43.
  • Разработка высокоэнтропийных припоев для соединения титана и тугоплавких металлов
    Александра Е.Шапиро **
    Стандартные титановые присадочные материалы для вакуумной пайки не соответствуют требованиям прочности и требования к температуре для новых применений, таких как электрохимические источники энергии, реакторы, или космических аппаратов. Неконтролируемые многофазные микроструктуры, образующиеся в паяных соединениях эти присадочные материалы ограничивают оптимизацию их механических свойств или коррозионной стойкости. В этой статье обсуждается подход к разработке новых припоев титана, которые могут получить однородную одно- или двухфазную микроструктуру… Прочитайте больше.
  • СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ МЕТАЛЛОВ НА ОСНОВЕ БЕЗ СЕРЕБРА БЕЗОПАСНЫХ ПАТИНОК, ИЗГОТОВЛЕННЫХ МЕТОДОМ БЫСТРОГО ОТВЕРЖДЕНИЯ
    Игоря Н. Пашкова *, Инны И. Ильиной * и Александра Е. Шапиро **
    Технический и коммерческий интерес к припоям без серебра (SFBM) напрямую связан с тем фактом, что они как минимум в два раза дешевле серебряных присадочных металлов … Прочитайте больше.
  • ПАЙКА СЕРЕБРА К АЛЮМИНИЮ И МЕДИ ДЛЯ КРИОГЕННЫХ ПРИМЕНЕНИЙ
    от Леонид А.Shapiro
    Пайка для условий с термоциклированием. присутствует, например, охлаждение электроники … Подробнее на … :
    Welding Journal , 2009. Vol. 88 (10), стр. 43-47.
  • ТЕПЛОУСТОЙЧИВЫЕ МЕТАЛЛЫ-ЗАПОЛНИТЕЛИ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ АЛЮМИНИДА ТИТАНА И ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ
    Александр Э. Шапиро * и Евгений Ю. Иванов **
    Титановые сплавы и алюминиды титана считаются ключевыми материалами для производства легких компрессоров и турбины в современных авиационных и ракетных двигателях… Прочитайте больше
  • ЦЕМЕНТНЫЕ КАРБИДЫ И КЕРМЕТЫ
    A. E. Shapiro Titanium Brazing, Incorporated D. W. Bucholz Conforma Clad, Incorporated
    Материалы, широко известные как твердые сплавы или твердые сплавы, на самом деле являются широкий спектр композитов с металлической матрицей, в которых один или несколько типов твердых карбид … Подробнее на : AWS BRAZING HANDBOOK , 5-е изд., 2007. Глава 23. с.410-448.
  • ГРАФИТОВЫЕ И УГЛЕРОГЛЕРОДНЫЕ КОМПОЗИТЫ
    Автор Александр.E. Shapiro Titanium Brazing, Inc.
    При рассмотрении пайки, графитовые и углерод-углеродные (C / C) композиты в чем-то похожи на структурные керамика и керамико-матричные композиты. Однако, хотя оба типа материала имеют высокие температуры плавления и относительно низкие коэффициенты теплового расширения, структурная керамика совместима с окислительными средами, а материалы на основе углерода обычно начинают окисляться при температурах от От 842F до 1200F (от 450C до 650C), в зависимости от совершенства углерода структура и ее чистота… Подробнее на : РУКОВОДСТВО ПО BRAZING AWS , 5-е изд., 2007. Глава 21. с.381-408.
  • АЛМАЗЫ
    Автор Александр. Э. Shapiro Titanium Brazing, Inc.
    Самый твердый из известных материалов, находят алмазы многочисленные применения в промышленности, особенно в производстве сверхтвердых абразивные материалы, инструмент для обработки металла и буровой инструмент для нефтяных и газовых скважин …. Подробнее на : СПРАВОЧНИК ПО AWS BRAZING , 5-е изд., 2007. Глава 36. с.624-636.
  • Пайка ТИТАНА ПРИ ТЕМПЕРАТУРАХ НИЖЕ 800С: ОБЗОР И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ
    Александр Э. Шапиро * и Юрий А. Флом **
    Температура пайки обычных Ti-Cu-Ni и Ti-Zr-Cu-Ni присадочные металлы обычно выше температуры перехода основных металлов титана, что ухудшает механические свойства основного металла. В обзоре оценивалась пайка титана ниже температуры перехода с использованием присадочных металлов на основе Ag и Al различного состава… Прочитайте больше
  • ЗАВЕРШЕНИЕ ДЕФЕКТОВ МАГНИЕВОГО ЛИТЬЯ БЕЗФЛЮСОВОЙ ПАЙКОЙ НА ОСНОВЕ ZN. дефекты, точечные отверстия, трещины, эрозионные корки, неполное формирование тонких стенок или профиля и др. Сразу после литья детали из магния подвергаются фосфатному травлению для защиты от атмосферной коррозии… Прочитайте больше
  • Пайка магниевых сплавов и композиций на основе магниевой матрицы
    Александр Э. Шапиро
    Методы, присадочные материалы и флюсы, подходящие для пайки литых и экструдированных сплавов на основе магния были разработаны в 1960-х и 1970-х годах. С тех пор процессы пайки в печи, горелке и погружении успешно применялись. заняты без существенных изменений … Подробнее на : Welding Journal, 2005. Vol. 84 (10), с.33-43.
  • ИЗУЧЕНИЕ ТВЕРДОТЕЛЬНОГО СИНТЕЗА ПОРОШКОВЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ ДЛЯ ВАКУУМНОЙ ПИЛЫ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ
    Иванов Е.Ю., Шапиро А.Е. и Хорн М.Г. Системы Ni могут быть успешно изготовлены методом механохимического синтеза в твердом состоянии … Подробнее на : Сварочный журнал , 2006. Вып. 85 (9), стр.196-s-199-s.

Насколько сложно припаять титан к стали?

Часто задаваемые вопросы

Интерметаллические фазы неизбежны при пайке титановых сплавов, даже при использовании обычных припоев Ti (Zr) -Cu-Ni, которые используются для пайки титана с самим собой.Таким образом, на практике выбирают твердые припои, которые приводят к образованию пластичных интерметаллических фаз или гарантируют, что хрупкие интерметаллические фазы дискретны в пластичной матрице. Также важно выбрать оптимальную температуру пайки и минимизировать время пайки, чтобы минимизировать глубину диффузии в основные металлы. Кроме того, минимальный зазор в стыках помогает предотвратить образование интерметаллидов на средней линии.

Вакуумные пайки на основе серебра

применялись для пайки титаном нержавеющих или углеродистых сталей.Сплавы Ag-Al-Mn (включая Ag-5Al-0,5Mn) были разработаны для пайки титановых сотовых структур в конце 1950-х годов. Температуры пайки находятся примерно в диапазоне от 843 ° C до 904 ° C. Хорошая история этого наполнителя, включая коррозию, прочность, усталость, твердость и структуру, представлена ​​в работах Каарлела и Марголиса [1], , хотя и для соединений Ti-Ti.

Более поздняя работа [2] по пайке Ti и нержавеющей стали 304 с использованием Ag-28 мас.% Cu и Ag-46 мас.% Cu продемонстрировала, что дискретный Ti 2 Cu может допускаться на границе раздела пайки металла Ti в отношении прочности на сдвиг , с прочностью более 200 МПа, достижимой при более коротком времени пайки (около 15 мин).Действительно, наибольшая твердость была на стороне соединения из нержавеющей стали после длительной пайки. Одним из недостатков этой работы было то, что толщина припоя составляла всего 20 микрон.

Ситуация с соединениями Ti и Ti намного проще, и для вакуумной пайки материалов можно использовать припой Ti-15Cu-15Ni (или Ti-20Cu-20Ni) или аналогичный. Это, вероятно, привело бы к лучшему соединению, хотя следует проявлять особую осторожность при обеспечении использования оптимального времени пайки / температуры / зазора соединения, чтобы избежать образования интерметаллических соединений на средней линии, которые ухудшают характеристики.

Список литературы

1. Карлела В. Т. и Марголис В. С. «Разработка припоя Ag-Al-Mn для титана», Welding Journal, Том 53 (10), октябрь 1974 г., стр. 629-636.

2. Каарго П. Р., Тревизан Р. Э. и Лю С. «Микроструктурные характеристики паяных соединений титана с нержавеющей сталью 304», Welding Journal, Vol.72 (12). Декабрь 1993 г. стр.537с-544с.

Дополнительная информация

Для получения дополнительной информации свяжитесь с нами.

Сварка титана — Справочник конструктора и пользователя

Пайка титана, керамики, графита аморфными фольгами

Александр Э.Шапиро и Юрий Фломы

Стандартный BTi-5 на основе титана (TiBraze®200) и два новых наполнителя на основе циркония TiBraze®590 и TiBraze®800 (см. Таблицу 1) теперь производятся и поставляются в форме аморфной фольги (Рис. 1) имеющий толщину в диапазоне 37-50 микрон (0,0015 ″ -0,0020 ″) и ширину до 75 мм (3 дюйма). Оба присадочных металла на основе циркония обеспечивают пайку ниже перехода α → β сплавов на основе α- и (α + β) -титана, а TiBraze®800 имеет диапазон плавления даже ниже, чем у сплавов на основе титана, близких к β и β.Кроме того, эти фольги решают проблему пайки в печи титана с медью, поскольку температура пайки намного ниже, чем точка эвтектики титан-медь 885 ° C (1625 ° F). Эти однородные и пластичные фольги обладают отличными характеристиками смачивания и плавления (таблица 2) и хорошей совместимостью не только с титановыми или циркониевыми сплавами, но также с керамикой, графитом и углерод-углеродными композитами. При использовании в предварительно вставленной преформе эти припои обеспечивают минимальное и точное количество присадочного металла в зазорах стыков, что приводит к механическим свойствам стыков, недостижимым для присадочных металлов в форме порошка или спеченной ленты.

Рис.1 Аморфная фольга для пайки TiBraze200 и TiBraze590

Аморфная фольга была экспериментально оценена как паяльный присадочный металл в комбинациях основных материалов, представляющих титан марки 2, титан марки 5 (сплав Ti-4Al-4V), нержавеющую сталь AISI 304, медь, никелированную углеродистую сталь 1018, керамику (оксид алюминия). , гексагональный нитрид бора, карбид кремния) и графит. Характеристики текучести и способность заполнять зазор при различных температурах пайки, прочность на сдвиг и микроструктура паяных соединений были проанализированы и представлены в этой статье.

Паяные соединения титана с титаном, титана с 304SS и титана с медью показаны на рис. 2-4, титана с оксидом алюминия, титана с SiC, титана с hBN и Соединение нитрида бора с нитридом бора показано на рис. 5-8, а паяное соединение графита — на рис. 9. Паяные образцы титановой сотовой панели и пластинчатого теплообменника показаны на рис. 10-11. Средняя прочность на сдвиг паяных соединений металл-металл представлена ​​в Таблице 3. Все три припоя-присадочных металла продемонстрировали хорошее смачивание основных материалов из титана, графита и керамики и даже текли по керамическим или графитовым поверхностям (рис.5 и 9), что не характерно для традиционных активных присадочных металлов. Смачивание и растекание жидкого припоя происходило даже на поверхности гексагонального нитрида бора (рис. 8), который известен как инертный стопорный материал. Перегрев и более длительное время выдержки при пайке керамики и графита (по сравнению с соединением металл-металл) дали лучшие результаты как с точки зрения качества, так и с точки зрения прочности паяных соединений керамики и графита. Рекомендуемые параметры процессов пайки представлены в таблице 2.

Рис.2 Сплав Ti-6Al-4V, припаянный TiBraze200

Рис.3 Сплав Ti6Al4V, припаянный к 304SS с помощью TiBraze590

Рис.4 Медь, припаянная к CP Титану с помощью TiBraze800

Рис.5 Оксид алюминия, припаянный к сплаву Ti-6Al-4V с помощью TiBraze200

Рис.6 Карбид кремния, припаянный к CP Титану с помощью TiBraze800

Рис.7 Гексагональный нитрид бора, припаянный к сплаву Ti-6Al-4V
с помощью TiBraze800

Рис.8 Гексагональный нитрид бора, припаянный TiBraze800.
Эффективное смачивание и растекание керамики

Рис.9 Графит, припаянный TB200

Рис.10 Титановый сотовый сердечник, припаянный
с помощью TiBraze200

Рис. 11 Участок титанового теплообменника
, припаянный TiBraze200

Считается, что значительная разница в прочности паяных соединений, изготовленных с использованием присадочного металла на основе титана TiBraze200 и присадочных металлов на основе циркония TiBraze590 и TiBraze800, является результатом значительного различия в микроструктуре промежуточных слоев пайки, образованных этими припоями.Структура припоя TiBraze200 представляет собой матрицу из сплава ~ 89Ti-4.5Al-1.6V-1.2Ni-1.7Cu-2.5Zr мас.% С малым содержанием других элементов (черная фаза на рис.12), хорошо армированная иглой. -подобные кристаллы, содержащие ~ 75Ti-3.2Al-5V-7Ni-5.5Cu-4.2Zr мас.% (белые иглы на рис.12). В качестве армированной матрицы эта структура препятствует распространению трещин во время механического нагружения паяного соединения, а трещина, возникающая в галтеле, распространяется на основной металл. Появление значительного количества ванадия и алюминия в слое припоя, с одной стороны, и относительно низкое содержание циркония, меди и никеля как в матричной, так и в игольчатой ​​фазах, с другой стороны, свидетельствует об очень активном диффузионном обмене элементами. между базовыми и припоями.Уместно отметить, что прочность на сдвиг паяных соединений, изготовленных из аморфной фольги на основе циркония, сопоставима с прочностью соединений широко применяемого присадочного металла БТИ-1 (Ti-15Cu-15Ni), а прочность на сдвиг соединений выполненных с аморфной фольгой на основе титана TiBraze200 выше на ~ 20%. Кроме того, образование микроструктуры типа Видмастеттена с небольшими размерами пластины в зоне сопряжения является преимуществом для прочности паяных соединений. Ранее было показано (ссылка 1), что количество меди в соединениях не должно превышать 10–12% для получения оптимальных микроструктур соединений, которые образуются при пайке ниже 900 ° C и времени выдержки <10 мин с последующим сравнительно быстрым охлаждением со скоростью около 35 ° C / мин или быстрее.Весьма вероятно, что значения прочности паяных соединений, представленные в таблице 4, могут быть дополнительно улучшены за счет оптимизации термического цикла пайки.

Рис. 12 Микроструктура и распространение трещин в паяном соединении из сплава Ti-6Al-4V с использованием аморфной фольги TiBraze200 в качестве присадочного металла, x200

Присадочный металл на основе циркония TiBraze590 образует двухфазную неармированную микроструктуру паяного соединения (рис. 13). Эта литая структура типична для паяных соединений и имеет низкую стойкость к распространению трещин.Матричная фаза представлена ​​крупными зернами сплава Zr-Ti-Ni, слегка легированного алюминием, ванадием и гафнием. Зерна темной фазы равномерно распределены в матрице и представляют собой высокотемпературный α-твердый раствор системы Zr-Ti, легированный Hf, Ni и V, который имеет высокую температуру затвердевания около 1600 ° C. Распространение трещин происходило в основном через матрицу. При критической растягивающей нагрузке множественные трещины зарождаются и распространяются по границам зерен фазы матрицы с литой структурой, между твердыми «островками» высокотемпературной фазы.Кроме того, весьма вероятно, что распространение трещин в слое припоя отрицательно сказывается на прочности паяной структуры на сдвиг, которая ниже по сравнению с TiBraze200.

Рис.13 Микроструктура паяного соединения из сплава Ti-6Al-4V, выполненного с использованием аморфной фольги TiBraze590 в качестве присадочного металла, x370

Прочность на сдвиг паяных соединений графит-титан не измеряли, поскольку все образцы разрушились в графитовом теле (рис. 14а) даже при перекрытии одной или двух толщин графитовой части.Прочность на сдвиг паяных соединений керамика-титан также была проверена на нестандартных «мостовидных» образцах (рис. 5-7). Большинство соединений оксид алюминия-титан, SiC-титан и hBN-титан разрушились вдоль керамического тела (рис. 14b), а не на стыке, что подтверждает, что хрупкость керамического тела сыграла решающую роль в испытании: — это означает, что геометрические характеристики следует изменить дизайн образцов. Однако эти результаты испытаний, по крайней мере, демонстрируют, что адгезия материалов для пайки к керамике и графиту достаточно сильна, чтобы выдерживать значительные сдвиговые нагрузки, а паяные соединения титана с керамикой могут отвечать требованиям надежности при больших перекрытиях.Следует продолжить механические испытания паяных соединений керамика-металл, изготовленных с использованием новой аморфной фольги в качестве припоя присадочного металла, с использованием модифицированной конструкции образцов.

Рис. 14 Паяные соединения титана с графитом (a) и Ti6Al4V с оксидом алюминия (b) разрушились
в графитовых и керамических телах. Припой присадочный металл TiBraze200

Артикул:

1. Ботштейн О. и Рабинкин А. 1994. Пайка сплавов на основе титана с аморфным присадочным металлом на 25 мас.% Ti-25 мас.% Zr-50 мас.% Cu, Материаловедение и инженерия A, Vol.188, № 1-2, 305-315

Авторов:

Александр Э. Шапиро работает в Titanium Brazing, Inc., Колумбус, Огайо, а Юрий Флом — в Центре космических полетов Годдарда, НАСА, Гринбелт, Мэриленд

% PDF-1.7 % 224 0 объект > endobj xref 224 128 0000000016 00000 н. 0000003768 00000 н. 0000004004 00000 п. 0000004031 00000 н. 0000004080 00000 н. 0000004116 00000 п. 0000004574 00000 н. 0000004682 00000 н. 0000004790 00000 н. 0000004900 00000 н. 0000005010 00000 н. 0000005120 00000 н. 0000005230 00000 н. 0000005340 00000 н. 0000005449 00000 н. 0000005559 00000 н. 0000005670 00000 н. 0000005781 00000 н. 0000005892 00000 н. 0000006002 00000 н. 0000006113 00000 п. 0000006221 00000 н. 0000006330 00000 н. 0000006489 00000 н. 0000006638 00000 н. 0000006800 00000 н. 0000006968 00000 н. 0000007120 00000 н. 0000007200 00000 н. 0000007280 00000 н. 0000007360 00000 н. 0000007439 00000 н. 0000007519 00000 п. 0000007599 00000 н. 0000007679 00000 н. 0000007758 00000 н. 0000007838 00000 п. 0000007917 00000 п. 0000007997 00000 н. 0000008076 00000 н. 0000008155 00000 н. 0000008233 00000 п. 0000008313 00000 н. 0000008392 00000 н. 0000008471 00000 п. 0000008551 00000 п. 0000008631 00000 н. 0000008710 00000 п. 0000008789 00000 н. 0000008866 00000 н. 0000008944 00000 н. 0000009024 00000 н. 0000009104 00000 п. 0000009184 00000 п. 0000009265 00000 н. 0000009345 00000 п. 0000009602 00000 н. 0000010159 00000 п. 0000010327 00000 п. 0000010825 00000 п. 0000011225 00000 п. 0000017579 00000 п. 0000017974 00000 п. 0000018256 00000 п. 0000018334 00000 п. 0000018858 00000 п. 0000019224 00000 п. 0000019612 00000 п. 0000024877 00000 п. 0000025773 00000 п. 0000026003 00000 п. 0000027004 00000 п. 0000027154 00000 п. 0000027524 00000 п. 0000027745 00000 п. 0000027806 00000 п. 0000028957 00000 п. 0000029349 00000 п. 0000029555 00000 п. 0000032984 00000 п. 0000033308 00000 п. 0000033688 00000 п. 0000034844 00000 п. 0000035445 00000 п. 0000035671 00000 п. 0000035737 00000 п. 0000035897 00000 п. 0000037010 00000 п. 0000037194 00000 п. 0000037408 00000 п. 0000038490 00000 п. 0000038845 00000 п. 0000040021 00000 п. 0000040958 00000 п. 0000041431 00000 п. 0000064264 00000 н. 0000077209 00000 п. 0000077673 00000 п. 0000077870 00000 п. 0000078154 00000 п. 0000078216 00000 п.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.