Автоматичне зварювання, 2017, №08

---

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

---

---

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.

---