Mematri Superalloy
(1) Superalloy karakteristik mematri dapat dibagi menjadi tiga kategori: dasar nikel, dasar besi dan dasar kobalt.Mereka memiliki sifat mekanik yang baik, ketahanan oksidasi dan ketahanan korosi pada suhu tinggi.Paduan dasar nikel adalah yang paling banyak digunakan dalam produksi praktis.
Superalloy mengandung lebih banyak Cr, dan film oksida Cr2O3 yang sulit dihilangkan terbentuk di permukaan selama pemanasan.Superalloy dasar nikel mengandung Al dan Ti, yang mudah teroksidasi saat dipanaskan.Oleh karena itu, untuk mencegah atau mengurangi oksidasi superalloy selama pemanasan dan untuk menghilangkan film oksida adalah masalah utama selama mematri.Karena boraks atau asam borat dalam fluks dapat menyebabkan korosi pada logam dasar pada suhu mematri, boron yang diendapkan setelah reaksi dapat menembus ke dalam logam tidak mulia, menghasilkan infiltrasi intergranular.Untuk paduan dasar nikel cor dengan kandungan Al dan Ti yang tinggi, tingkat vakum dalam keadaan panas tidak boleh kurang dari 10-2 ~ 10-3pa selama mematri untuk menghindari oksidasi pada permukaan paduan selama pemanasan.
Untuk paduan basa nikel yang diperkuat dengan larutan dan pengendapan, suhu mematri harus konsisten dengan suhu pemanasan perlakuan larutan untuk memastikan pembubaran penuh elemen paduan.Suhu mematri terlalu rendah, dan elemen paduan tidak dapat sepenuhnya larut;Jika suhu mematri terlalu tinggi, butiran logam dasar akan tumbuh, dan sifat material tidak akan pulih bahkan setelah perlakuan panas.Suhu larutan padat dari paduan dasar cor tinggi, yang umumnya tidak akan mempengaruhi sifat material karena suhu mematri yang terlalu tinggi.
Beberapa superalloy berbasis nikel, terutama paduan yang diperkuat presipitasi, memiliki kecenderungan retak tegangan.Sebelum mematri, tegangan yang terbentuk dalam proses harus dihilangkan sepenuhnya, dan tegangan termal harus diminimalkan selama mematri.
(2) Paduan dasar nikel bahan mematri dapat dibrazing dengan dasar perak, tembaga murni, dasar nikel dan solder aktif.Ketika suhu kerja sambungan tidak tinggi, bahan berbasis perak dapat digunakan.Ada banyak jenis solder berbasis perak.Untuk mengurangi tekanan internal selama pemanasan mematri, yang terbaik adalah memilih solder dengan suhu leleh rendah.Fluks Fb101 dapat digunakan untuk mematri dengan logam pengisi dasar perak.Fb102 fluks digunakan untuk mematri presipitasi diperkuat superalloy dengan kandungan aluminium tertinggi, dan 10% ~ 20% natrium silikat atau fluks aluminium (seperti fb201) ditambahkan.Ketika suhu mematri melebihi 900 , fluks fb105 harus dipilih.
Saat mematri dalam vakum atau atmosfer pelindung, tembaga murni dapat digunakan sebagai logam pengisi mematri.Suhu mematri adalah 1100 ~ 1150 , dan sambungan tidak akan menghasilkan retak tegangan, tetapi suhu kerja tidak boleh melebihi 400 .
Logam pengisi mematri dasar nikel adalah logam pengisi mematri yang paling umum digunakan di Superalloy karena kinerja suhu tinggi yang baik dan tidak ada retak tegangan selama mematri.Unsur paduan utama dalam solder dasar nikel adalah Cr, Si, B, dan sedikit solder juga mengandung Fe, W, dll. Dibandingkan dengan ni-cr-si-b, logam pengisi brazing b-ni68crwb dapat mengurangi infiltrasi intergranular B ke dalam logam dasar dan meningkatkan interval suhu leleh.Ini adalah logam pengisi mematri untuk mematri bagian kerja suhu tinggi dan bilah turbin.Namun, fluiditas solder yang mengandung W menjadi lebih buruk dan celah sambungan sulit dikendalikan.
Logam pengisi brazing difusi aktif tidak mengandung unsur Si dan memiliki ketahanan oksidasi dan ketahanan vulkanisasi yang sangat baik.Suhu mematri dapat dipilih dari 1150 hingga 1218 sesuai dengan jenis solder.Setelah mematri, sambungan brazing dengan sifat yang sama dengan logam dasar dapat diperoleh setelah perlakuan difusi 1066 .
(3) Proses mematri paduan dasar nikel dapat mengadopsi mematri di tungku atmosfer pelindung, mematri vakum dan koneksi fase cair transien.Sebelum mematri, permukaan harus dihilangkan lemaknya dan oksidanya dihilangkan dengan pemolesan amplas, pemolesan roda kempa, penggosokan aseton dan pembersihan kimia.Saat memilih parameter proses mematri, perlu diperhatikan bahwa suhu pemanasan tidak boleh terlalu tinggi dan waktu mematri harus singkat untuk menghindari reaksi kimia yang kuat antara fluks dan logam dasar.Untuk mencegah logam dasar retak, bagian yang diproses dingin harus dihilangkan tegangannya sebelum pengelasan, dan pemanasan pengelasan harus seragam mungkin.Untuk superalloy yang diperkuat presipitasi, bagian-bagiannya harus terlebih dahulu dikenai perlakuan larutan padat, kemudian dibrazing pada suhu yang sedikit lebih tinggi dari perlakuan penguatan penuaan, dan akhirnya perawatan penuaan.
1) Mematri di tungku atmosfer pelindung mematri di tungku atmosfer pelindung membutuhkan kemurnian tinggi dari gas pelindung.Untuk superalloy dengan w (AL) dan w (TI) kurang dari 0,5%, titik embun harus lebih rendah dari -54 ketika hidrogen atau argon digunakan.Ketika kandungan Al dan Ti meningkat, permukaan paduan masih teroksidasi saat dipanaskan.Langkah-langkah berikut harus diambil;Tambahkan sedikit fluks (seperti fb105) dan lepaskan film oksida dengan fluks;0,025 ~ 0,038mm lapisan tebal berlapis pada permukaan bagian;Semprotkan solder pada permukaan material yang akan dibrazing terlebih dahulu;Tambahkan sedikit fluks gas, seperti boron trifluorida.
2) mematri vakum mematri vakum banyak digunakan untuk mendapatkan efek perlindungan yang lebih baik dan kualitas mematri.Lihat tabel 15 untuk sifat mekanik sambungan superalloy dasar nikel yang khas.Untuk superalloy dengan w (AL) dan w (TI) kurang dari 4%, lebih baik untuk menyepuh dgn listrik lapisan 0,01 ~ 0,015mm nikel di permukaan, meskipun pembasahan solder dapat dipastikan tanpa perlakuan awal khusus.Ketika w (AL) dan w (TI) melebihi 4%, ketebalan lapisan nikel harus 0,020,03mm.Lapisan yang terlalu tipis tidak memiliki efek perlindungan, dan lapisan yang terlalu tebal akan mengurangi kekuatan sambungan.Bagian yang akan dilas juga dapat ditempatkan di dalam kotak untuk mematri vakum.Kotak harus diisi dengan pengambil.Misalnya, Zr menyerap gas pada suhu tinggi, yang dapat membentuk vakum lokal di dalam kotak, sehingga mencegah oksidasi permukaan paduan.
Tabel 15 sifat mekanik dari Vacuum Brazed Joints dari superalloy dasar nikel tipikal
Struktur mikro dan kekuatan sambungan superalloy berubah dengan celah mematri, dan perlakuan difusi setelah mematri akan lebih meningkatkan nilai maksimum celah sambungan yang diizinkan.Mengambil paduan Inconel sebagai contoh, celah maksimum sambungan Inconel yang dibrazing dengan b-ni82crsib dapat mencapai 90um setelah perlakuan difusi pada 1000 selama 1H;Namun, untuk sambungan yang dibrazing dengan b-ni71crsib, celah maksimum adalah sekitar 50um setelah perlakuan difusi pada 1000 selama 1H.
3) Koneksi fase cair sementara Koneksi fase cair transien menggunakan paduan interlayer (tebal sekitar 2,5 ~ 100um) yang titik lelehnya lebih rendah dari logam dasar sebagai logam pengisi.Di bawah tekanan kecil (0 ~ 0,007mpa) dan suhu yang sesuai (1100 ~ 1250 ), bahan interlayer pertama-tama meleleh dan melembabkan logam dasar.Karena difusi elemen yang cepat, pemadatan isotermal terjadi pada sambungan untuk membentuk sambungan.Metode ini sangat mengurangi persyaratan pencocokan permukaan logam dasar dan mengurangi tekanan pengelasan.Parameter utama sambungan fasa cair transien adalah tekanan, temperatur, waktu penahanan dan komposisi interlayer.Terapkan lebih sedikit tekanan untuk menjaga permukaan perkawinan lasan dalam kontak yang baik.Suhu dan waktu pemanasan memiliki dampak besar pada kinerja sambungan.Jika sambungan harus sekuat logam dasar dan tidak mempengaruhi kinerja logam dasar, parameter proses sambungan suhu tinggi (seperti ≥ 1150 ) dan waktu lama (seperti 8 ~ 24 jam) harus diadopsi;Jika kualitas sambungan sambungan berkurang atau logam dasar tidak dapat menahan suhu tinggi, suhu yang lebih rendah (1100 ~ 1150 ) dan waktu yang lebih singkat (1 ~ 8 jam) harus digunakan.Lapisan antara harus mengambil komposisi logam dasar yang terhubung sebagai komposisi dasar, dan menambahkan elemen pendingin yang berbeda, seperti B, Si, Mn, Nb, dll. Misalnya, komposisi paduan Udimet adalah ni-15cr-18.5co-4.3 al-3.3ti-5mo, dan komposisi lapisan perantara untuk sambungan fase cair transien adalah b-ni62.5cr15co15mo5b2.5.Semua elemen ini dapat menurunkan suhu leleh paduan Ni Cr atau Ni Cr Co hingga terendah, tetapi efek B adalah yang paling jelas.Selain itu, laju difusi B yang tinggi dapat dengan cepat menghomogenkan paduan interlayer dan logam dasar.
Waktu posting: 13 Juni-2022