Припой на основе никеля

 

Изобретение относится к составу припоя и может использоваться в области машиностроения при изготовлении паяных деталей и узлов авиационных, корабельных и энергетических газотурбинных двигателей, а также при ремонте деталей ГТД, работающих в условиях высоких температур. Припой на основе никеля содержит следующие компоненты, мас.%: кремний 3,0-6,3, бор 1,5-2,4, хром 2,5-8,0, алюминий 0,5-4,0, ниобий 0,5-4,5, вольфрам 0,3-0,5, никель остальное. Техническим результатом изобретения является создание припоя, имеющего пониженную склонность к межзеренному проникновению в сплавы типа ЖС6, уменьшение эрозионной способности припоя и повышение жаропрочности соединений. 2 табл.

Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться при изготовлении паяных деталей и узлов авиационных, корабельных и энергетических газотурбинных двигателей, а также при ремонте деталей ГТД, работающих в условиях высоких температур.

Известен припой на основе никеля, имеющий химический состав, мас.%: Кремний - 4,5 Бор - 1,9 Никель - Остальное /1/.

Недостатком этого припоя является большая величина эрозии основного материала при пайке типа ЖС6 и значительное межзеренное проникновение припоя в основной материал. Этот припой обеспечивает относительно невысокий уровень жаропрочности соединений при 900^oC.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является припой на основе никеля, содержащий, мас.%: Кремний - 4,4 Бор - 3,0 Хром - 7,1 Никель - Остальное /2/.

Недостатком припоя - прототипа является склонность к межзеренному проникновению в основной материал, большая величина эрозии припоем основного материала и невысокая жаропрочность соединений.

Технической задачей изобретения является снижение склонности к межзеренному проникновению припоя в сплавы типа ЖС6, уменьшению эрозионной способности припоя и повышение жаропрочности соединений.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен припой на основе никеля, содержащий кремний, бор, хром, который дополнительно содержит алюминий, ниобий и вольфрам при следующем соотношении компонентов, мас.%: Кремний - 3,0-6,3 Бор - 1,5-2,4
Хром - 2,5-8,0
Алюминий - 0,5-4,0
Ниобий - 0,5-4,5
Вольфрам - 0,3-5,0
Никель - Остальное.

При дополнительном содержании W и Nb в заявленном соотношении увеличивается способность к упрочнению соединений при диффузионной пайке из-за отсутствия образования цепочек включений по границам припоя с основными материалами. Вольфрам и ниобий уменьшают интервал плавления припоя и наряду с алюминием и хромом уменьшают эрозионную активность припоя, а также предотвращают межзеренное проникновение в основные материалы.

Алюминий наряду с обеспечением жаропрочности соединений и уменьшением эрозионной активности способствует уменьшению интервала плавления.

Примеры осуществления.

Было выплавлено 4 состава припоев, включая прототип (табл.1).

Плавки проводили в алундовых тиглях в среде проточного аргона при нагреве токами высокой частоты. Bсе плавки составлял 0,5 кг.

Эрозионную способность припоев оценивали при взаимодействии со сплавом ЖС6У. Испытание на эрозию производилось по ГОСТ 21910-76 "Глубина общей химической эрозии при пайке".

Температурный интервал плавления припоев определяли методом дифференциального термического анализа на установке ДТА-7.

Стыковые образцы изготавливались из цилиндрических заготовок диаметром 15 мм и высокой 40 мм. Одна из торцевых поверхностей заготовок шлифовались. Соединительный зазор образовывался шлифованными торцами заготовок. Половинки образца скреплялись прихваткой конденсаторной сваркой полосок никелевой фольги. При пайке образцы находились в горизонтальном положении в свободном состоянии. Температура пайки 1200-1220^oС, выдержка 4 ч. Из спаяных заготовок вытачивались образцы с диаметром рабочей части 5 мм.

Результаты сравнительных испытаний предлагаемых припоев и припоя - прототипа приведены в табл.2.

Из табл.2 следует, что эрозионная способность предлагаемого припоя уменьшилась более чем в 5 раз, величина межзеренного проникновения уменьшилась более чем в 25 раз и практически малозаметна. Жаропрочность паяных стыковых соединений увеличилась примерно в 3 paза.

Высокие свойства соединений позволят использовать предлагаемый припой при изготовлении и ремонте литых деталей ГТД из никелевых жаропрочных сплавов, увеличить ресурс работы паяных деталей, повысить выход годного и снизить трудоемкость и расход материалов при ремонте.

Литература
1. С.В. Лашко, Н.Ф. Лашко. Пайка металлов. -М.: Машиностроение, 1988 г., стр. 338.

2. Н.Ф. Лашко, С.В. Лашко. Пайка металлов. -М.: Машиностроение, 1977 г., стр. 143.

Формула изобретения

Припой на основе никеля, содержащий кремний, бор, хром, отличающийся тем, что он дополнительно содержит алюминий, ниобий, вольфрам при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Кремний - 3,0-6,3
Бор - 1,5-2,4
Хром - 2,5-8,0
Алюминий - 0,5-4,0
Ниобий - 0,5-4,5
Вольфрам - 0,3-5,0
Никель - Остальноез

РИСУНКИ

Рисунок 1