Memateri Superalloys

Memateri Superalloys

(1) Super aloi ciri pematerian boleh dibahagikan kepada tiga kategori: asas nikel, asas besi dan asas kobalt.Mereka mempunyai sifat mekanikal yang baik, rintangan pengoksidaan dan rintangan kakisan pada suhu tinggi.Aloi asas nikel adalah yang paling banyak digunakan dalam pengeluaran praktikal.

Aloi super mengandungi lebih banyak Cr, dan filem oksida Cr2O3 yang sukar ditanggalkan terbentuk pada permukaan semasa pemanasan.Aloi super asas nikel mengandungi Al dan Ti, yang mudah teroksida apabila dipanaskan.Oleh itu, untuk mencegah atau mengurangkan pengoksidaan superaloi semasa pemanasan dan untuk mengeluarkan filem oksida adalah masalah utama semasa pematerian.Oleh kerana boraks atau asid borik dalam fluks boleh menyebabkan kakisan logam asas pada suhu pematerian, boron yang dimendakan selepas tindak balas boleh menembusi ke dalam logam asas, mengakibatkan penyusupan antara butiran.Untuk aloi asas nikel tuang dengan kandungan Al dan Ti yang tinggi, darjah vakum dalam keadaan panas tidak boleh kurang daripada 10-2 ~ 10-3pa semasa pematerian untuk mengelakkan pengoksidaan pada permukaan aloi semasa pemanasan.

Untuk aloi asas nikel yang diperkukuh penyelesaian dan pemendakan, suhu pematerian hendaklah konsisten dengan suhu pemanasan rawatan larutan untuk memastikan pembubaran penuh unsur aloi.Suhu pematerian terlalu rendah, dan unsur aloi tidak boleh dibubarkan sepenuhnya;Jika suhu pematerian terlalu tinggi, bijirin logam asas akan membesar, dan sifat bahan tidak akan dipulihkan walaupun selepas rawatan haba.Suhu larutan pepejal aloi asas tuang adalah tinggi, yang secara amnya tidak akan menjejaskan sifat bahan kerana suhu pematerian yang terlalu tinggi.

Sesetengah aloi asas nikel, terutamanya aloi yang diperkukuhkan pemendakan, mempunyai kecenderungan retak tegasan.Sebelum pematerian, tegasan yang terbentuk dalam proses mesti dikeluarkan sepenuhnya, dan tegasan haba harus diminimumkan semasa pematerian.

(2) Bahan pematerian aloi asas nikel boleh dipateri dengan asas perak, tembaga tulen, asas nikel dan pateri aktif.Apabila suhu kerja sendi tidak tinggi, bahan berasaskan perak boleh digunakan.Terdapat banyak jenis pateri berasaskan perak.Untuk mengurangkan tekanan dalaman semasa pemanasan pematerian, sebaiknya pilih pateri dengan suhu lebur yang rendah.Fluks Fb101 boleh digunakan untuk pematerian dengan logam pengisi asas perak.Fluks Fb102 digunakan untuk superaloi diperkukuh kerpasan pateri dengan kandungan aluminium tertinggi, dan 10% ~ 20% natrium silikat atau fluks aluminium (seperti fb201) ditambah.Apabila suhu pematerian melebihi 900 ℃, fluks fb105 hendaklah dipilih.

Apabila memateri dalam vakum atau suasana pelindung, tembaga tulen boleh digunakan sebagai logam pengisi pematerian.Suhu pematerian ialah 1100 ~ 1150 ℃, dan sendi tidak akan menghasilkan keretakan tekanan, tetapi suhu kerja tidak boleh melebihi 400 ℃.

Logam pengisi pematerian asas nikel ialah logam pengisi pematerian yang paling biasa digunakan dalam Superalloys kerana prestasi suhu tinggi yang baik dan tiada retak tekanan semasa pematerian.Unsur aloi utama dalam pateri asas nikel ialah Cr, Si, B, dan sejumlah kecil pateri juga mengandungi Fe, W, dll. Berbanding dengan ni-cr-si-b, logam pengisi pateri b-ni68crwb boleh mengurangkan penyusupan antara butiran. B ke dalam logam asas dan meningkatkan selang suhu lebur.Ia adalah logam pengisi pematerian untuk pematerian bahagian kerja suhu tinggi dan bilah turbin.Walau bagaimanapun, kecairan pateri yang mengandungi W menjadi lebih teruk dan jurang sendi sukar dikawal.

Logam pengisi pematerian resapan aktif tidak mengandungi unsur Si dan mempunyai rintangan pengoksidaan dan rintangan pemvulkanan yang sangat baik.Suhu pematerian boleh dipilih dari 1150 ℃ hingga 1218 ℃ mengikut jenis pateri.Selepas pematerian, sambungan pateri dengan sifat yang sama seperti logam asas boleh diperolehi selepas rawatan resapan 1066 ℃.

(3) Proses pematerian aloi asas nikel boleh menggunakan pematerian dalam relau suasana pelindung, pematerian vakum dan sambungan fasa cecair sementara.Sebelum pematerian, permukaan mesti dinyahnyah dan oksida dikeluarkan dengan menggilap kertas pasir, menggilap roda terasa, menyental aseton dan pembersihan kimia.Apabila memilih parameter proses pematerian, perlu diperhatikan bahawa suhu pemanasan tidak boleh terlalu tinggi dan masa pematerian hendaklah pendek untuk mengelakkan tindak balas kimia yang kuat antara fluks dan logam asas.Untuk mengelakkan logam asas daripada retak, bahagian yang diproses sejuk hendaklah dilepaskan tekanan sebelum dikimpal, dan pemanasan kimpalan hendaklah seragam yang mungkin.Untuk aloi super yang dikuatkan pemendakan, bahagian hendaklah tertakluk kepada rawatan larutan pepejal terlebih dahulu, kemudian dipateri pada suhu lebih tinggi sedikit daripada rawatan pengukuhan penuaan, dan akhirnya rawatan penuaan.

1) Memateri dalam relau suasana pelindung Memateri dalam relau suasana perlindungan memerlukan ketulenan tinggi gas pelindung.Untuk superaloi dengan w (AL) dan w (TI) kurang daripada 0.5%, takat embun hendaklah lebih rendah daripada -54 ℃ apabila hidrogen atau argon digunakan.Apabila kandungan Al dan Ti meningkat, permukaan aloi masih teroksida apabila dipanaskan.Langkah-langkah berikut mesti diambil;Tambah sedikit fluks (seperti fb105) dan keluarkan filem oksida dengan fluks;Salutan tebal 0.025 ~ 0.038mm disalut pada permukaan bahagian;Semburkan pateri pada permukaan bahan yang akan dipateri terlebih dahulu;Tambah sedikit fluks gas, seperti boron trifluorida.

2) Pateri vakum pematerian vakum digunakan secara meluas untuk mendapatkan kesan perlindungan yang lebih baik dan kualiti pematerian.Lihat jadual 15 untuk sifat mekanikal sambungan superaloi asas nikel biasa.Untuk superaloi dengan w (AL) dan w (TI) kurang daripada 4%, adalah lebih baik untuk menyadurkan lapisan nikel 0.01 ~ 0.015mm di permukaan, walaupun pembasahan pateri boleh dipastikan tanpa prarawatan khas.Apabila w (AL) dan w (TI) melebihi 4%, ketebalan salutan nikel hendaklah 0.020.03mm.Salutan terlalu nipis tidak mempunyai kesan perlindungan, dan salutan terlalu tebal akan mengurangkan kekuatan sendi.Bahagian yang hendak dikimpal juga boleh diletakkan di dalam kotak untuk pematerian vakum.Kotak itu harus diisi dengan pengambil.Sebagai contoh, Zr menyerap gas pada suhu tinggi, yang boleh membentuk vakum tempatan di dalam kotak, dengan itu menghalang pengoksidaan permukaan aloi.

Jadual 15 sifat mekanikal Sendi Pateri Vakum bagi aloi super asas nikel biasa

Struktur mikro dan kekuatan sambungan pateri Superalloy berubah dengan jurang pematerian, dan rawatan resapan selepas pematerian akan meningkatkan lagi nilai maksimum yang dibenarkan bagi jurang sambungan.Mengambil aloi Inconel sebagai contoh, jurang maksimum sendi Inconel yang dipateri dengan b-ni82crsib boleh mencapai 90um selepas rawatan resapan pada 1000 ℃ selama 1H;Walau bagaimanapun, untuk sambungan yang dipateri dengan b-ni71crsib, jurang maksimum adalah kira-kira 50um selepas rawatan resapan pada 1000 ℃ untuk 1H.

3) Sambungan fasa cecair sementara Sambungan fasa cecair sementara menggunakan aloi interlayer (kira-kira 2.5 ~ 100um tebal) yang takat leburnya lebih rendah daripada logam asas sebagai logam pengisi.Di bawah tekanan kecil (0 ~ 0.007mpa) dan suhu yang sesuai (1100 ~ 1250 ℃), bahan interlayer mula-mula mencairkan dan melembapkan logam asas.Disebabkan oleh resapan cepat unsur, pemejalan isoterma berlaku pada sendi untuk membentuk sendi.Kaedah ini sangat mengurangkan keperluan padanan permukaan logam asas dan mengurangkan tekanan kimpalan.Parameter utama sambungan fasa cecair sementara ialah tekanan, suhu, masa memegang dan komposisi interlayer.Kurangkan tekanan untuk memastikan permukaan kimpalan sentiasa bersentuhan dengan baik.Suhu dan masa pemanasan mempunyai kesan yang besar terhadap prestasi sendi.Jika sambungan dikehendaki sekuat logam asas dan tidak menjejaskan prestasi logam asas, parameter proses sambungan suhu tinggi (seperti ≥ 1150 ℃) dan masa yang lama (seperti 8 ~ 24h) hendaklah diterima pakai;Jika kualiti sambungan sambungan berkurangan atau logam asas tidak dapat menahan suhu tinggi, suhu yang lebih rendah (1100 ~ 1150 ℃) dan masa yang lebih singkat (1 ~ 8j) hendaklah digunakan.Lapisan perantaraan hendaklah mengambil komposisi logam asas yang disambungkan sebagai komposisi asas, dan menambah unsur penyejukan yang berbeza, seperti B, Si, Mn, Nb, dll. Sebagai contoh, komposisi aloi Udimet ialah ni-15cr-18.5co-4.3 al-3.3ti-5mo, dan komposisi lapisan perantaraan untuk sambungan fasa cecair sementara ialah b-ni62.5cr15co15mo5b2.5.Kesemua unsur ini boleh mengurangkan suhu lebur aloi Ni Cr atau Ni Cr Co kepada yang paling rendah, tetapi kesan B adalah yang paling ketara.Di samping itu, kadar resapan B yang tinggi boleh dengan cepat menghomogenkan aloi interlayer dan logam asas.