Pematrian Superalloy

Pematrian Superalloy

(1) Karakteristik penyolderan: Superalloy dapat dibagi menjadi tiga kategori: berbasis nikel, berbasis besi, dan berbasis kobalt. Superalloy ini memiliki sifat mekanik yang baik, ketahanan oksidasi, dan ketahanan korosi pada suhu tinggi. Paduan berbasis nikel adalah yang paling banyak digunakan dalam produksi praktis.

Superalloy mengandung lebih banyak Cr, dan lapisan oksida Cr2O3 yang sulit dihilangkan terbentuk di permukaan selama pemanasan. Superalloy berbasis nikel mengandung Al dan Ti, yang mudah teroksidasi saat dipanaskan. Oleh karena itu, untuk mencegah atau mengurangi oksidasi superalloy selama pemanasan dan menghilangkan lapisan oksida adalah masalah utama selama penyolderan. Karena boraks atau asam borat dalam fluks dapat menyebabkan korosi logam dasar pada suhu penyolderan, boron yang diendapkan setelah reaksi dapat menembus ke dalam logam dasar, mengakibatkan infiltrasi intergranular. Untuk paduan berbasis nikel cor dengan kandungan Al dan Ti yang tinggi, derajat vakum dalam keadaan panas tidak boleh kurang dari 10-2 ~ 10-3pa selama penyolderan untuk menghindari oksidasi pada permukaan paduan selama pemanasan.

Untuk paduan dasar nikel yang diperkuat larutan dan diperkuat presipitasi, suhu penyolderan harus konsisten dengan suhu pemanasan perlakuan larutan untuk memastikan pelarutan sempurna elemen paduan. Suhu penyolderan terlalu rendah, dan elemen paduan tidak dapat larut sempurna; Jika suhu penyolderan terlalu tinggi, butiran logam dasar akan tumbuh, dan sifat material tidak akan pulih bahkan setelah perlakuan panas. Suhu larutan padat paduan dasar cor tinggi, yang umumnya tidak akan memengaruhi sifat material karena suhu penyolderan yang terlalu tinggi.

Beberapa superalloy berbasis nikel, terutama paduan yang diperkuat presipitasi, memiliki kecenderungan retak tegangan. Sebelum penyolderan, tegangan yang terbentuk dalam proses harus dihilangkan sepenuhnya, dan tegangan termal harus diminimalkan selama penyolderan.

(2) Paduan berbasis nikel dapat dibrazing dengan basis perak, tembaga murni, basis nikel, dan solder aktif. Material berbasis perak dapat digunakan jika suhu kerja sambungan tidak tinggi. Terdapat banyak jenis solder berbasis perak. Untuk mengurangi tegangan internal selama pemanasan brazing, sebaiknya pilih solder dengan suhu leleh rendah. Fluks Fb101 dapat digunakan untuk brazing dengan logam pengisi berbasis perak. Fluks Fb102 digunakan untuk brazing superalloy yang diperkuat presipitasi dengan kandungan aluminium tertinggi, dan ditambahkan 10% hingga 20% natrium silikat atau fluks aluminium (seperti fb201). Fluks fb105 harus dipilih jika suhu brazing melebihi 900℃.

Saat mematri dalam vakum atau atmosfer pelindung, tembaga murni dapat digunakan sebagai logam pengisi penyolderan. Suhu penyolderan adalah 1100-1150℃, dan sambungan tidak akan mengalami retak tegangan, tetapi suhu kerja tidak boleh melebihi 400℃.

Logam pengisi penyolderan berbasis nikel merupakan logam pengisi penyolderan yang paling umum digunakan dalam superalloy karena kinerja suhu tingginya yang baik dan tidak mengalami retak tegangan selama penyolderan. Unsur paduan utama dalam solder berbasis nikel adalah Cr, Si, B, dan sejumlah kecil solder juga mengandung Fe, W, dll. Dibandingkan dengan ni-cr-si-b, logam pengisi penyolderan b-ni68crwb dapat mengurangi infiltrasi intergranular B ke dalam logam dasar dan meningkatkan interval suhu leleh. Logam ini merupakan logam pengisi penyolderan untuk penyolderan komponen kerja suhu tinggi dan bilah turbin. Namun, fluiditas solder yang mengandung W menjadi lebih buruk dan celah sambungan menjadi sulit dikontrol.

Logam pengisi penyolderan difusi aktif tidak mengandung unsur Si dan memiliki ketahanan oksidasi serta ketahanan vulkanisasi yang sangat baik. Suhu penyolderan dapat dipilih dari 1150℃ hingga 1218℃ sesuai dengan jenis solder. Setelah penyolderan, sambungan penyolderan dengan sifat yang sama dengan logam dasar dapat diperoleh setelah perlakuan difusi pada suhu 1066℃.

(3) Proses penyolderan paduan dasar nikel dapat menggunakan penyolderan dalam tungku atmosfer pelindung, penyolderan vakum, dan sambungan fase cair transien. Sebelum penyolderan, permukaan harus dibersihkan dari lemak dan oksida dengan pemolesan amplas, pemolesan roda felt, penggosokan aseton, dan pembersihan kimia. Saat memilih parameter proses penyolderan, perlu diperhatikan bahwa suhu pemanasan tidak boleh terlalu tinggi dan waktu penyolderan harus singkat untuk menghindari reaksi kimia yang kuat antara fluks dan logam dasar. Untuk mencegah retak pada logam dasar, bagian yang telah diproses dingin harus dihilangkan tegangannya sebelum pengelasan, dan pemanasan pengelasan harus seragam. Untuk superalloy yang diperkuat presipitasi, bagian tersebut harus terlebih dahulu diberi perlakuan larutan padat, kemudian disolder pada suhu sedikit lebih tinggi daripada perlakuan penguatan penuaan, dan terakhir perlakuan penuaan.

1) Pematrian dalam tungku atmosfer pelindung. Pematrian dalam tungku atmosfer pelindung membutuhkan gas pelindung dengan kemurnian tinggi. Untuk superalloy dengan w (AL) dan w (TI) kurang dari 0,5%, titik embun harus lebih rendah dari -54 ℃ ketika menggunakan hidrogen atau argon. Ketika kandungan Al dan Ti meningkat, permukaan paduan tetap teroksidasi ketika dipanaskan. Langkah-langkah berikut harus diambil; Tambahkan sedikit fluks (misalnya fb105) dan bersihkan lapisan oksida dengan fluks; Lapisan setebal 0,025 ~ 0,038 mm dilapisi pada permukaan komponen; Semprotkan solder pada permukaan material yang akan dibrazing terlebih dahulu; Tambahkan sedikit fluks gas, misalnya boron trifluorida.

2) Brazing vakum Brazing vakum banyak digunakan untuk mendapatkan efek perlindungan dan kualitas brazing yang lebih baik. Lihat tabel 15 untuk sifat mekanis sambungan superalloy berbasis nikel yang umum. Untuk superalloy dengan w (AL) dan w (TI) kurang dari 4%, lebih baik untuk melapisi lapisan nikel 0,01 ~ 0,015mm di permukaan, meskipun pembasahan solder dapat dipastikan tanpa praperlakuan 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 brazing vakum. Kotak harus diisi dengan getter. Misalnya, Zr menyerap gas pada suhu tinggi, yang dapat membentuk vakum lokal di dalam kotak, sehingga mencegah oksidasi permukaan paduan.

Tabel 15 Sifat Mekanik Sambungan Brazing Vakum dari Paduan Super Nikel Khas

Struktur mikro dan kekuatan sambungan Superalloy yang dibrazing berubah seiring dengan celah brazing, dan perlakuan difusi setelah brazing akan semakin meningkatkan nilai celah sambungan maksimum yang diizinkan. Sebagai contoh, paduan Inconel, celah maksimum sambungan Inconel yang dibrazing dengan b-ni82crsib dapat mencapai 90 um setelah perlakuan difusi pada suhu 1000 ℃ selama 1H; namun, untuk sambungan yang dibrazing dengan b-ni71crsib, celah maksimumnya sekitar 50 um setelah perlakuan difusi pada suhu 1000 ℃ selama 1H.

3) Sambungan fasa cair transien Sambungan fasa cair transien menggunakan paduan interlayer (dengan ketebalan sekitar 2,5 ~ 100um) yang titik leburnya lebih rendah dari logam dasar sebagai logam pengisi. Di bawah tekanan kecil (0 ~ 0,007mpa) dan suhu yang sesuai (1100 ~ 1250 ℃), material interlayer terlebih dahulu meleleh dan membasahi 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, suhu, waktu penahanan, dan komposisi interlayer. Berikan tekanan yang lebih sedikit untuk menjaga permukaan pasangan las dalam kontak yang baik. Suhu dan waktu pemanasan memiliki dampak besar pada kinerja sambungan. Jika sambungan harus sekuat logam dasar dan tidak memengaruhi kinerja logam dasar, parameter proses penyambungan suhu tinggi (misalnya ≥ 1150℃) dan waktu yang lama (misalnya 8~24 jam) harus digunakan; 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 menggunakan komposisi logam dasar yang disambung sebagai komposisi dasar, dan menambahkan berbagai elemen pendingin, seperti B, Si, Mn, Nb, dll. Misalnya, komposisi paduan Udimet adalah ni-15cr-18.5co-4.3al-3.3ti-5mo, dan komposisi lapisan antara untuk penyambungan fasa cair transien adalah b-ni62.5cr15co15mo5b2.5. Semua unsur ini dapat menurunkan suhu leleh paduan Ni-Cr atau Ni-Cr-Co hingga titik terendah, tetapi efek B adalah yang paling nyata. Selain itu, laju difusi B yang tinggi dapat dengan cepat menghomogenkan paduan interlayer dan logam dasar.