本文涉及焊接,即基于镍扩散焊接法的粉末高温合金零件的连接方法,可用于制造内燃机、蒸汽和燃气轮机、喷气发动机、原子电厂等在高温下运行的重型部件。
本文的类似物是一种复杂耐热镍合金。该方法包括扩散焊接在1000°C的温度下进行,比压缩压力为2 kg/mm 2,然后在1200°C下时效20分钟。
这种方法的缺点是在此温度(20分钟)下焊接期间没有时间形成牢固的焊接。施加在塑性变形上的比压力导致细节>10%,这促进了晶粒生长和粗化,从而降低了焊接接头的强度。焊接后的缓慢冷却也需要微观结构的变化 - 观察到晶粒生长。与贱金属的特性相比,延展性的特性被低估了。焊接接头的抗拉强度较低。
有一种基于氮化硅的高温合金钴基陶瓷的扩散焊接方法,根据该方法在焊件之间放置一层薄金属层。
结构元件被加热到夹层的熔化温度。由含有铁,镍,钴,铝成分的合金制成的层。
扩散焊接方法是已知的,根据该方法至少填充空腔并在其中一个焊接部件的放热表面上以混合物的形式执行其保护和活化介质。将制备好的焊接部件高速压缩加热到焊接温度,在等温暴露后进行冷却并形成连接细节。在温度和压力的作用下,活化保护介质从腔体中移位并供应到待焊接的加热表面,通过去除氧化膜和表面粗糙度塌陷,实现高质量的连接。然而,对焊接表面的氧化保护不足,导致焊接质量差。
这种方法的缺点是,对焊接接头的特性、化学成分和焊接区的微观结构要求很高的发动机高速加热到焊接温度是不可接受的,因为它极大地影响了焊件的微观组织、性能和强度特性的变化。在工件上型腔的执行极大地限制了设计方案。焊接后缺乏后续热处理不可能稳定化合物的强度性能。
本文所要解决的问题是提供一种基于镍的无中间层的高温合金粉末在真空中扩散焊接的方法,以优化焊接条件的选择和随后的热处理。这允许:
- 排除待焊接材料结构的变化;
- 尽量减少细节的塑性变形;
- 提供必要的稳定粘接强度。
该技术成果的实现在于,在扩散焊接粉末耐热镍基合金的方法中,包括用于焊接的元件的组装,真空,加热至焊接温度,施加焊接力,速度和冷却,加热以不超过30°C / min的速度进行,温度不高于合金的溶剂温度10°C, 当施加焊接温度焊接力时,提供焊接件的塑性变形,不超过5%,消除焊接应力并保持在焊接温度1.5-2小时,然后逐渐冷却,提供强化颗粒的分配,稳定合金组织。通过密封构件施加的焊接力,为1,5-2,5 kg/mm 2。冷却分步骤进行,首先以不低于50°C /min的速率至800°C的温度并保持在此温度下8小时,然后在25-30°C /min的温度下以700°C的温度保持8小时,并以不超过30°C / min的速率冷却至室温。
实验确定,在1.5-2.5kg/mm的压力下,焊接部件的塑性变形不超过5%,表明在焊接的微投影表面上发生变形。这反过来又导致合金的结构变化,从而对焊接接头的强度产生积极影响。而且,为了改善去除焊接力后的加工特性,在相同温度下进行了1.5-2小时的暴露。然后以不低于50°C /min的速率冷却至800°C温度,保持8小时,以25-30°C / min的速率冷却至700°C,保持8小时并以不超过30°C / min的速率冷却至室温。
本文的本质在于,包括扩散焊接和随后的热处理在内的所选模式允许激活接触区的扩散过程。选定的冷却速率和逐步热效应有助于加强颗粒分离,合金结构的稳定,从而提供材料微观结构的高强度和持久性。所有这些都增加了在严重载荷下运行的焊接结构的寿命和可靠性。
实施例1是VV751P合金的制造零件,每个尺寸为17×40。用于焊接端面并放入扩散装置的物品。将摄像机装置抽真空工作,加热至焊接温度不高于合金在10°C T = 1100°C时的溶剂温度。达到焊接温度后,施加2kg/mm 2元件的焊接力2小时。当定时器将焊接力压片和元件保持在焊接温度下2小时以上时,然后逐渐冷却,首先以不低于50°C /min的速率至800°C的温度并在此温度下保持8小时,然后以25-30°C /min的速度将温度保持在700°C并保持在此温度下8小时,并以不超过30°C /最小值
实施例2是VV751P合金的制造零件,每个尺寸为17×40。将细节连接端面并置于产生真空的扩散装置中,加热至焊接温度不高于合金的溶剂温度,在10°C T的St=1050°C时,以不超过30°C /min的速率进行加热。达到焊接温度后施加到元件上的焊接力为1.5公斤/毫米21.5小时。薄膜焊接力和元件保持在焊接温度下2小时以上,然后逐渐冷却,首先以不低于50°C /min的速率至800°C的温度并在此温度下保持8小时,然后以25-30°C /min的速率保持在700°C的温度下并保持8小时,并以不超过30°C /min的速率冷却至室温。
示例 3 由合金 VV751P 零件制成,每个零件的尺寸为 17 × 40。将细节连接端面并置于产生真空的扩散装置中,加热至焊接温度不高于合金的溶剂温度,在10°C T的St=1070°C时,以不超过30°C /min的速率进行加热。达到焊接温度后,施加2kg/mm 2元件的焊接力2小时。薄膜焊接力和元件保持在焊接温度下2小时以上,然后逐渐冷却,首先以不低于50°C /min的速率至800°C的温度并在此温度下保持8小时,然后以25-30°C /min的速率保持在700°C的温度下并保持8小时,并以不超过30°C /min的速率冷却至室温。
根据标准测试程序,VV751P零件在20°C和工作温度为650°C时的机械性能测试结果如下表所示。
因此,所提出的方法提供了在650°C的工作温度下的细节,与原型相比,获得了更高的耐热性和更高的强度,高延展性保持。焊缝具有与母材相当的机械性能。
将所提出的基于镍扩散焊的高温合金粉末焊接零件焊接方法的应用可以显着提高其寿命和可靠性。此外,这种合金的焊接接头的可能性可能导致发动机设计的改变,减轻其重量。
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