Способ высокотемпературного диффузионного соединения материалов

 

Изобретение относится к соединению различных материалов, в частности к способам высокотемпературного диффузионного соединения материалов . Целью изобретения является . сокращение длительности процесса соединения. Детали помещают в ванну с расплавом, легкоплавкую основу которого составляет металл, инертный по отношению к соединяемым материалам и обеспечивающий перенос тугоплавкого компонента расплава, взаимодействующего с соединяемьми материалами , и осуществляют термоциклирование расплава. Термодиклирование в процессе вьщержки соединяемых материалов способствует, интенсификации процесса адсорбции тугоплавкого элемента на соединяемых поверхностях деталей. Термоциклирование производят от температуры, обеспечивающей максимальную диффузионную подвижность тугоплавкого злемента расплава при отсутствии растворения расплавом соединяемых материалов, до температуры ниже температуры начала кристаллизации тугоплавкого злемента из расплава. tc (Л го

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А2 (51) 4 В 23 К 1/00 28/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 994171 (21) 40)6535/31-27 (22) 31.01 ° 86 (46) 23.09.87.Бюл. ¹ 35 (71) Ленинградский механический институт им.Маршала Советского Союза Устинова Д.Ф. (72) А.Г.Соколов, Т.И.Иванова, В.В.Соколов и В.Я.Поручиков (53) 621 .791 .3 (088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР № 538835, кл. В 23 К 1/20, 1972.

Авторское свидетельство СССР № 593849, кл. В 23 К 1/20, 1973.

Авторское свидетельство СССР № 994171, кл. В 23 К 1/00, В 23 К 28/00, )981. (54) СПОСОБ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО

ДИФФУЗИОННОГО СОЕДИНЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к соединению различных материалов, в частности к способам высокотемпературного диффузионного соединения материалов. Целью изобретения является . сокращение длительности процесса соединения. Детали помещают в ванну с расплавом, легкоплавкую основу которого составляет металл, инертный по отношению к соединяемым материалам и обеспечивающий перенос тугоплавкого компонента расплава, взаимодействующего с соединяемыми материалами, и осуществляют термоциклирование расплава. Термоциклирование в процессе выдержки соединяемых материалов способствует интенсификации процесса адсорбции тугоплавкого элемента на соединяемых поверхностях деталей. Термоциклирование производят от температуры, обеспечивающей максимальную диффузионную подвижность тугоплавкого элемента расплава при отсутствии растворения расплавом соединяемых материалов, до температуры ниже температуры начала кристаллизации тугоплавкого элемента иэ расплава.

30

13389

Изобретение относится к области соединения различных материалов, в .частности к способам высокотемпературногo H HoHHo o HHeHH MB териалов, и является усовершенствованием устройства по авт ° св.N - 99ч171.

Целью изобретения является сок ращение длительности процесса соединения. 10

Способ осуществляют следующим образом.

Соединяемые поверхности деталей предварительно обрабатывают для лучшей подгонки, обеэжиривают, помещают в ванну с расплавом, легкоплавКую основу которого составляет металл, инертный по отношению к соединяемым материалам и обеспечивающий перенос тугоплавкого компонента 20 расплава, взаимодействующего с соединяемыми материалами, и осуществляют термоциклирование расплава с погруженными в него деталями от температуры, обеспечивающей максимальную 25 диффузионную подвижность тугоплавкого элемента расплава при отсутствии растворения расплавом соединенных материалов, до температуры ниже темпера. туры начала кристаллизации тугоплавкого элемента из расплава.

В результате нагрева происходит перенос тугоплавкого элемента, растворенного в легкоплавком расплаве, к соединяемым поверхностям, адсорбция и рост на них диффузионного слоя, что в конечном итоге ведет к затяги— ванию зазора между соециняемыми поверхностями с вытеснением легкоплавкой основы и образованию шва. 40

Термо1 иклирование в процессе выдержки соединяемых материалов в расплаве способствует интенсификации процесса адсорбции тугоплавкого соединяющего элемента на соединяемых по в 45 верхностях деталей, уменьшению явления диффузионного рассасывания тугоплавкого элемента в материале деталей, повышению максимальной температуры процесса вследствие уменьшения раст- б0 воряющего действия легкоплавкого расплава на материал деталей.

Уменьшение растворяющегося дейст— вия легкоплавкого расплава на матео риал деталей при 1200 С с термоцикли — 55 рованием по сравнению с изотермической выдержкой при 1150 С можно объяснить сокращением общей длительности присутствия материала деталей в расплаве, нагретом на высокие температуры, как за счет сокращения общей длительности процесса, так за счет наличия в цикле стадий охлаждения, что положительно сказывается не только на самом процессе соединения деталей, но и на структуре их материала, а также наличием более плотного и более толстого слоя диффундирующего элемента на поверхностях деталей, экранирующего материал деталей от растворяющего действия расплава, за счет того, что этот слой образуется не только при адсорбции диффундирующего элемента (изотермический перенос), но и за счет его кристаллизации на стадиях охлаждения (термический перенос).

Пример. Проводят соединение плоских образцов толщинами 3 и

12 мм из сталей 10 и 14х2ГМР за счет диффузии никеля из расплава свинца.

Стандартные плоские образцы для испытания на разрыв разрезают пополам, плоскости разреза шлифуют. Затем обработанные части образцов складывают. Образованные заново образцы помещают в ванну с расплавом 977 свинца и 37 никеля, в котором часть образцов подвергают нагреву с изоо термической вьдержкой при 150 С (дальнейшее повышение температуры процесса при изотермической вьдержке вызывает растворение стали в расплаве), а другую часть обрабатывают по данному способу, при котором в процессе выдержки образцов в расплаве проводят термоциклирование в интервале температур — 1200...360 С.

Время цикла нагрева, выдержки и охлаждения сос-.àâëÿåò 90-135 мин.

Прочностные свойства соединенных образцов определяют путем проведения испытаний на растяжение. Эти испытания показали, что для получения соединений, равнопрочных с основным материалом, при изотермической выдержке в расплаве требуется 10 и

30 ч соответственно для образцов толщинами 3 и 12 мм, а при использовании термоциклирования — 5 ч (образцы толщиною 3 мм) и 1 ч (образцы толщиною 12 мм).

Использование предлагаемого способа позволяет по сравнению с известным сократить длительность процесса соединения в два и более раз при сохранении всех тех преимуществ, з 1338988

4 которыми обладает известный способ авт,св,9 994171, о т л и ч а ю— соединения. Помимо этого термоцик- шийся тем, что, с целью сокралирование способствует повышению кор- щения длительности процесса соединерозионной стойкости, жаростойкости ния, производят термоциклирование и др. свойств диффузионных покрытий, расплава с погруженными s него мате5 образуемых на поверхностях соединяе- риалами от температуры, обеспечиваюмых деталей» в связи с повышением щей максимальную диффузионную подвижконцентрации диффундирующего эле- ность тугоплавкого элемента распламента в этих покрытиях. 1О ва при отсутствии растворения распя лазом соединяемых материалов до

Формула и з о р е т е н и я температуры ниже температуры начала

Способ высокотемпературного диф- кристаллизации тугоплавкого элеменфузионного соединения материалов IIQ та из расплава.

Составитель А.Абросимова

Редактор С.Пекарь Техред М.Дидык Корректор А.Тяско

Заказ 4171/10 Тираж 974 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная,= 4