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      鎳擴散焊接法的粉末高溫合金零件
      發布時間:2023-01-03

      本文涉及焊接,即基于鎳擴散焊接法的粉末高溫合金零件的連接方法,可用于制造內燃機、蒸汽和燃氣輪機、噴氣發動機、原子電廠等在高溫下運行的重型部件。

      本文的類似物是一種復雜耐熱鎳合金。該方法包括擴散焊接在1000°C的溫度下進行,比壓縮壓力為2 kg/mm 2,然后在1200°C下時效20分鐘。

      這種方法的缺點是在此溫度(20分鐘)下焊接期間沒有時間形成牢固的焊接。施加在塑性變形上的比壓力導致細節>10%,這促進了晶粒生長和粗化,從而降低了焊接接頭的強度。焊接后的緩慢冷卻也需要微觀結構的變化 - 觀察到晶粒生長。與賤金屬的特性相比,延展性的特性被低估了。焊接接頭的抗拉強度較低。

      有一種基于氮化硅的高溫合金鈷基陶瓷的擴散焊接方法,根據該方法在焊件之間放置一層薄金屬層。

      結構元件被加熱到夾層的熔化溫度。由含有鐵,鎳,鈷,鋁成分的合金制成的層。

      擴散焊接方法是已知的,根據該方法至少填充空腔并在其中一個焊接部件的放熱表面上以混合物的形式執行其保護和活化介質。將制備好的焊接部件高速壓縮加熱到焊接溫度,在等溫暴露后進行冷卻并形成連接細節。在溫度和壓力的作用下,活化保護介質從腔體中移位并供應到待焊接的加熱表面,通過去除氧化膜和表面粗糙度塌陷,實現高質量的連接。然而,對焊接表面的氧化保護不足,導致焊接質量差。

      這種方法的缺點是,對焊接接頭的特性、化學成分和焊接區的微觀結構要求很高的發動機高速加熱到焊接溫度是不可接受的,因為它極大地影響了焊件的微觀組織、性能和強度特性的變化。在工件上型腔的執行極大地限制了設計方案。焊接后缺乏后續熱處理不可能穩定化合物的強度性能。

      本文所要解決的問題是提供一種基于鎳的無中間層的高溫合金粉末在真空中擴散焊接的方法,以優化焊接條件的選擇和隨后的熱處理。這允許:

      - 排除待焊接材料結構的變化;

      - 盡量減少細節的塑性變形;

      - 提供必要的穩定粘接強度。
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      該技術成果的實現在于,在擴散焊接粉末耐熱鎳基合金的方法中,包括用于焊接的元件的組裝,真空,加熱至焊接溫度,施加焊接力,速度和冷卻,加熱以不超過30°C / min的速度進行,溫度不高于合金的溶劑溫度10°C, 當施加焊接溫度焊接力時,提供焊接件的塑性變形,不超過5%,消除焊接應力并保持在焊接溫度1.5-2小時,然后逐漸冷卻,提供強化顆粒的分配,穩定合金組織。通過密封構件施加的焊接力,為1,5-2,5 kg/mm 2。冷卻分步驟進行,首先以不低于50°C /min的速率至800°C的溫度并保持在此溫度下8小時,然后在25-30°C /min的溫度下以700°C的溫度保持8小時,并以不超過30°C / min的速率冷卻至室溫。

      實驗確定,在1.5-2.5kg/mm的壓力下,焊接部件的塑性變形不超過5%,表明在焊接的微投影表面上發生變形。這反過來又導致合金的結構變化,從而對焊接接頭的強度產生積極影響。而且,為了改善去除焊接力后的加工特性,在相同溫度下進行了1.5-2小時的暴露。然后以不低于50°C /min的速率冷卻至800°C溫度,保持8小時,以25-30°C / min的速率冷卻至700°C,保持8小時并以不超過30°C / min的速率冷卻至室溫。

      本文的本質在于,包括擴散焊接和隨后的熱處理在內的所選模式允許激活接觸區的擴散過程。選定的冷卻速率和逐步熱效應有助于加強顆粒分離,合金結構的穩定,從而提供材料微觀結構的高強度和持久性。所有這些都增加了在嚴重載荷下運行的焊接結構的壽命和可靠性。

      實施例1是VV751P合金的制造零件,每個尺寸為17×40。用于焊接端面并放入擴散裝置的物品。將攝像機裝置抽真空工作,加熱至焊接溫度不高于合金在10°C T = 1100°C時的溶劑溫度。達到焊接溫度后,施加2kg/mm 2元件的焊接力2小時。當定時器將焊接力壓片和元件保持在焊接溫度下2小時以上時,然后逐漸冷卻,首先以不低于50°C /min的速率至800°C的溫度并在此溫度下保持8小時,然后以25-30°C /min的速度將溫度保持在700°C并保持在此溫度下8小時,并以不超過30°C /最小值

      實施例2是VV751P合金的制造零件,每個尺寸為17×40。將細節連接端面并置于產生真空的擴散裝置中,加熱至焊接溫度不高于合金的溶劑溫度,在10°C T的St=1050°C時,以不超過30°C /min的速率進行加熱。達到焊接溫度后施加到元件上的焊接力為1.5公斤/毫米21.5小時。薄膜焊接力和元件保持在焊接溫度下2小時以上,然后逐漸冷卻,首先以不低于50°C /min的速率至800°C的溫度并在此溫度下保持8小時,然后以25-30°C /min的速率保持在700°C的溫度下并保持8小時,并以不超過30°C /min的速率冷卻至室溫。

      示例 3 由合金 VV751P 零件制成,每個零件的尺寸為 17 × 40。將細節連接端面并置于產生真空的擴散裝置中,加熱至焊接溫度不高于合金的溶劑溫度,在10°C T的St=1070°C時,以不超過30°C /min的速率進行加熱。達到焊接溫度后,施加2kg/mm 2元件的焊接力2小時。薄膜焊接力和元件保持在焊接溫度下2小時以上,然后逐漸冷卻,首先以不低于50°C /min的速率至800°C的溫度并在此溫度下保持8小時,然后以25-30°C /min的速率保持在700°C的溫度下并保持8小時,并以不超過30°C /min的速率冷卻至室溫。

      根據標準測試程序,VV751P零件在20°C和工作溫度為650°C時的機械性能測試結果如下表所示。

      因此,所提出的方法提供了在650°C的工作溫度下的細節,與原型相比,獲得了更高的耐熱性和更高的強度,高延展性保持。焊縫具有與母材相當的機械性能。

      將所提出的基于鎳擴散焊的高溫合金粉末焊接零件焊接方法的應用可以顯著提高其壽命和可靠性。此外,這種合金的焊接接頭的可能性可能導致發動機設計的改變,減輕其重量。

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