Eng
Ukr
Rus
Печать

2017 №08 (01) DOI of Article
10.15407/as2017.08.02
2017 №08 (03)

Автоматическая сварка 2017 #08
Журнал «Автоматическая сварка», № 8, 2017, с. 15-21
 
Припой без бора и кремния для пайки жаропрочного никелевого сплава
 
Авторы
С. В. Максимова, В. В. Воронов, П. В.Ковальчук
ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины. 03680, г. Киев-150, ул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@kiev.paton.ua
 
Реферат
Использование никелевых припоев, содержащих в качестве депрессантов бор и кремний, обеспечивает хорошее смачивание паяемого материала, позволяет существенно снизить температуру пайки, но приводит к образованию хрупких фаз и легкоплавких эвтектик в паяных швах. В данной работе показана возможность формирования паяных соединений литейного жаропрочного никелевого сплава ЖС6У пайкой в вакууме с применением многокомпонентных никелевых припоев, не содержащих в качестве депрессантов бор и кремний. Методом высокотемпературного дифференциального термического анализа в атмосфере высокочистого гелия определены температуры ликвидуса и солидуса припоев. Приведены результаты металлографических и микрорентгеноспектральных исследований по изучению особенностей структурообразования паяных швов. Оценена длительная прочность паяных соединений. Показано, что никелевые припои, содержащие большую концентрацию циркония, характеризуются более низкой температурой плавления, однако, в паяных швах образуются выделения фазы Ni(Me)xZr. О пределено, что снижение концентрации циркония в никелевом припое позволяет избежать образования интерметаллидной фазы, обогащенной цирконием, и получить в качестве преобладающей фазы в шве твердый раствор на основе никеля. Результаты испытаний плоских паяных (стыковых) образцов на длительную прочность, проведенные при повышенной температуре 975 °С и напряжении 140 МПа, показали, что соединения сохраняют целостность и не разрушаются после 41...60 ч испытаний. Показано, что цирконий может выступать в качестве альтернативного депрессанта (вместо совместного введения бора и циркония). Библиогр. 13, табл. 3, рис. 8.
 
Ключевые слова: вакуумная высокотемпературная пайка, жаропрочный никелевый литейный сплав, температура ликвидус, солидус, микроструктура, многокомпонентный припой, паяное соединение, длительная прочность

Поступила в редакцию 20.04.2017
Список литературы
  1. Патон Б. Е., Строганов Г. Б., Кишкин С. Т. и др. (1967) Жаропрочность литейных никелевых сплавов и защита их от окисления. Киев: Наукова думка.
  2. Каблов Е. Н. (ред.) (2006) Эффект С. Т. Кишкина. Науч.-техн. сб. «Литейные жаропрочные сплавы». Москва, Наука.
  3. Хорунов В. Ф., Максимова С. В., Иванченко В. Г. (2004) Разработка припоев для пайки жаропрочных сплавов на основе никеля и титана. Автоматическая сварка, 9. 27–32.
  4. Єрмолаєв Г. В., Квасницький В. В., Квасницький В. Ф. та ін. (2015) Паяння матеріалів. Миколаїв, НУК.
  5. Максимова С. В. (2007) Аморфные припои для пайки нержавеющих сталей и титана и структура паяных соединений. Адгезия расплавов и пайка материалов. 40, 70–81.
  6. Khorunov V. F., Maksymova S. V. (2013) Advanced in brazing. Science, technology and applications. UK: Cambridge: Woodhead Publishing Limited.
  7. V. Khorunov, S. Maksymova, S. Samokhin, V. Ivanchenko (2001) Brazing filler metal containing Zr and Hf as depressants. Proc. of the Third intern, conf. «High temperature capillarity» (HTC-2000), Kurashiki, Japan 2000. Osaka.
  8. Rabinkin A. (2013) Advances in brazing Science, technology and applications. UK: Cambridge: Woodhead Publishing Limited.
  9. Малашенко И.С., Куренкова В. В., Белявин А. Ф., Т рохимченкоВ. В. (2006) Кратковременная прочность и микроструктура паяных соединений сплава ВЖЛ 12У, полученных с использованием борсодержащего припоя с присадкой кремния. Современная электрометаллургия, 4, 26–42.
  10. Arafina M. A., Medraja M., Turnerb D. P., Bocherc P. (2007) Transient liquid phase bonding of Inconel 718 and Inconel 625 with BNi-2: Modeling and experimental investigations. Materials Science and Engineering. A, 447, 1–2, 125–133.
  11. Chaturvedi M. С., Оjo O. A., Richards N. L. (2004) Diffusion brazing of cast Inconel 738 sup-peralloy. Advances in Technol.: Materials & Materials Proc., 2, 6, 206–213.
  12. Massalski T. B. (1990) Вinary Alloy Phase Diagrams, American Society for metals. (Ohiо: Metals Park: ASM International: С D).
  13. Курочко Р. С. (1982) Сварка и пайка жаропрочных материалов горячего тракта ГТ Д. Авиационная промышленность, 8.

Читати реферат українською


С. В. Максимова, В. В. Воронов, П. В. Ковальчук
ІЕЗ ім. Є. О. Патона НАН України. 03680, м.Київ-150, вул. Казимира М алевича, 11. E-mail: office@kiev.paton.ua
 
Припій без бору і кремнію для пайки жароміцного нікелевого сплаву
 
Використання нікелевих припоїв, що містять в якості депресантів бор і кремній, забезпечує необхідне змочування матеріалу, що паяється, дозволяє істотно знизити температуру паяння, але призводить до утворення крихких фаз і легкоплавких евтектик в паяних швах. У даній роботі показана мож-ливість формування паяних з’єднань ливарного жароміцного нікелевого сплаву ЖС 6У паянням у вакуумі із застосуванням багатокомпонентних нікелевих припоїв, що не містять в якості депресантів бор і кремній. Методом високотемпературного диференціального термічного аналізу в атмосфері високочистого гелію визначені температури ліквідусу і солідусу припоїв. Наведено результати металографічних і мікрорентгеноспектральних досліджень по вивченню особливостей структуроутворення паяних швів. Оцінена тривала міцність паяних з’єднань. Показано, що нікелеві припої, які містять велику концентрацію цирконію, характеризуються більш низькою температурою плавлення, проте, в паяних швах утворюються виділення фази Ni (Me)xZr. В изначено, що зниження концентрації цирконію в нікелевому припої дозволяє уникнути утворення інтерметалідної фази, збагаченої цирконієм, і отримати в якості переважної фази в шві твердий розчин на основі нікелю. Результати випробувань плоских паяних (стикових) зразків на тривалу міцність, проведених при підвищеній температурі 975 ° С і напрузі 140 МПа, показали, що з’єднання зберігають цілісність і не руйнуються після 41...60 год випробувань. Показано, що цирконій може виступати в якості альтернативного депресанта (замість спільного введення бору і цирконію). Бібліогр. 13, табл. 3, рис. 8.
 
Ключові слова: вакуумна високотемпературна пайка, жароміцний нікелевий ливарний сплав, температура ліквідус, солідус, мікроструктура, багатокомпонентний припій, паяні з’єднання, тривала міцність

Read abstract and references in English


S. V. Maksymova, V. V. Voronov, P. V. Kovalchuk
E.O.Paton Electric Welding Institute of the NAS of Ukraine. 11 Kazimir Malevich str., 03680, Kiev-150, Ukraine. E-mail: office@paton.kiev.ua
 
BRAZING ALLOY WITHOUT BORON AND SILICON FOR BRAZING OF HEAT-RESISTANT NICKEL ALLOYS
 
The use of nickel brazing alloys, containing boron and silicon as depressants, provides a good wetting of material brazed, allows a significant reduction in brazing temperature, but leads to formation of brittle phases and low-melting eutectics in the brazed welds. This work shows the possibility of forming brazed joints of cast heat-resistant nickel alloy ZhS6U applying brazing in vacuum with use of multicomponent nickel brazing alloys which do not contain boron and silicon as depressants. Applying the method of high-temperature differential thermal analysis in atmosphere of high-purity helium, the temperatures of liquidus and solidus of brazing alloys were determined. The results of metallographic and micro-X-ray spectral examinations on studying the features of structure formation of brazed welds are presented. The long-term strength of the brazed joints was evaluated. It is shown that nickel brazing alloys, containing a large concentration of zirconium, are characterized by a lower melting point, however, in the brazed welds the precipitations of the phase Ni(Me)xZr are formed. It was determined that decrease in the concentration of zirconium in the nickel brazing alloy allows avoiding the formation of intermetallic phase enriched in zirconium and obtaining a solid nickel-based solution as the predominant phase in the weld. The results of tests of flat brazed (butt) specimens on long-term strength, carried out at the elevated temperature of 975 °C and the stress of 140 MPa, showed that the joints preserve integrity and do not fracture after 41...60 hours of testing. It is shown that zirconium can act as an alternative depressant (instead of mutual adding of boron and zirconium). 13 Ref., 3 Tables, 8 Figures.
 
Keywords: vacuum high-temperature brazing, heat-resistant nickel cast alloy, liquidus temperature, solidus, microstructure, multicomponent brazing alloy, brazed joint, long-term strength.
References
  1. Paton, B.E., Stroganov, G.B., Kishkin, S.T. et al (1967) Heatresistance of casting nickel alloys and their protection from oxidation. Kiev, Naukova Dumka.
  2. (2006) S.T. Kishkin effect. Ed. by E.N. Kablov. In: Casting heat-resistant alloys: Transact. Moscow, Nauka.
  3. Khorunov, V.F., Maksymova, S.V., Ivanchenko, V.G (2004) Development of filler metals for brazing heat-resistant nickel- and titanium-base alloys. The Paton Welding J., 9, 26-31.
  4. Ermolaev, G.V., Kvasnitsky, V.V., Kvasnitsky V.F. et al. (2015) Soldering of materials. Mykolaiv, NUS.
  5. Maksymova, S.V. (2007) Amorphous filler metals for brazing of stainless steels and titanium and structure of brazed joints. Adgeziya Rasplavov i Pajka Materialov, 40, 70-81.
  6. Khorunov, V.F., Maksymova, S.V. (2013) Advanced in brazing. Science, technology and application. UK: Cambridge, Woodhead Publ. Ltd.
  7. Khorunov, V., Maksymova, S., Samokhin, S. et al. (2001) Brazing filler metal containing Zr and Hf as depressants. In: Proc. of 3rd Int. Conf. on High Temperature Capillarity HTC-2000 (Kurashiki, Japan 2000). Osaka.
  8. Rabinkin, A. (2013) Advances in brazing science, technology and applications. UK, Cambridge, Woodhead Publ. Ltd.
  9. Malashenko, I.S., Kurenkova, V.V., Belyavin, A.F. et al. (2006) Short-term strength and microstructure of brazed joints of alloy VJL12U produced using boron-containing brazing alloy with addition of silicon. Advances in Electrometallurgy, 4, 23-38.
  10. Arafina, M.A., Medraja, M., Turnerb, D. (2007) Transient liquid phase bonding of Inconel 718 and Inconel 625 with BNi-2: Modeling and experimental investigations. Mater. Sci. & Engin. A., 447(1-2), 125-133.
  11. Chaturvedi, M.C., Ojo, O.A., Richards, N.L. (2004) Diffusion brazing of cast Inconel 738 superalloy. Advances in Technol.: Materials & Materials Proc., 2(6), 206-213.
  12. Massalski, T.B. (1990) Binary alloy phase diagrams. American Society for Metals. Metals Park, ASM International: CD).
  13. Kurochko, R.S. (1982) Welding and brazing of heat-resistant materials of GTE hot section. Aviats. Promyshlennost, 8.


>