Припой на основе никеля

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении деталей горячего тракта газотурбинных двигателей, таких как направляющие аппараты компрессоров и сопловые аппараты турбин из деформированных и литых жаропрочных никелевых сплавов. Заявлен припой на основе никеля следующего химического состава, мас.%: хром 8,5-9,5, железо 0,05-0,2, бор 0,8-1,8, кремний 3,5-8,5, вольфрам 4,0-7,8, углерод 0,05-0,2, алюминий 1,3-3,0, молибден 1,0-2,5, ниобий 1,0-2,5, кобальт 12,0-16,0, титан 0,5-1,2, никель - остальное. Припой обладает низкой эрозионной активностью на основных материалах и хорошей растекаемостью при пайке жаропрочных никелевых сплавов. 3 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может найти применение при изготовлении деталей горячего тракта газотурбинных двигателей, таких как направляющие аппараты компрессоров и сопловые аппараты турбин из деформированных и литых жаропрочных никелевых сплавов.

Известен припой на основе никеля, имеющий следующий химический состав, мас.%:

Хром 5,05-15,4
Железо 0-11,0
Бор 3,4-3,8
Молибден 3,7-9,46
Никель Остальное (Патент США 4801072)

Недостатками известного припоя являются большие значения эрозионной активности при пайке деформированных жаропрочных никелевых сплавов, невысокий уровень прочности соединений.

Известен припой на основе никеля следующего химического состава, мас.%:

Хром 0,5-30,0
Бор 0,1-5,0
Молибден 0,1-5,0
Кремний 6,0-15,0
Марганец 0,1-2,0
Ванадий 0,5-10,0
Ниобий 0,02-1,0
Вольфрам 0,1-5,0
Азот 0,01-0,5
Углерод 0,005-1,0
Титан 0,01-5,0
Цирконий 0,01-5,0
Никель Остальное (Патент США №5759300)

Согласно приведенным в патенте данным припой имеет недопустимо высокую для пайки деформированных жаропрочных никелевых сплавов температуру - до 1300°C.

Известен припой на основе никеля, имеющий следующий химический состав, мас.%:

Хром 5,0-8,0
Железо 0,06-0,18
Бор 0,2-0,35
Кремний 2,0-3,0
Вольфрам 8,0-10,0
Углерод 0,05-0,2
Алюминий 3,0-5,0
Молибден 1,2-3,0
Ниобий 9,0-12,5
Кобальт 8,0-10,0
Медь 0,05-0,15
Титан 0,05-0,25
Никель Остальное (патент РФ №2254972)

Припой предназначен для пайки литых жаропрочных никелевых сплавов. Температура пайки, например, сплава ЖС6У равна 1200-1220°C. Столь высокая температура пайки недопустима для выполнения соединений жаропрочных деформированных никелевых сплавов.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является припой на основе никеля следующего химического состава, мас.%:

Хром 7,0-9,5
Железо 0,4-1,7
Бор 2,3-3,3
Кремний 0,3-0,7
Вольфрам 8,0-11,5
Углерод 0,05-0,15
Алюминий 1,1-2,8
Молибден 1,1-2,5
Ниобий 0,8-2,5
Кобальт 8,0-11,0
Никель Остальное (Патент РФ №2334606)

Недостатком этого припоя является относительно высокая эрозионная активность и недостаточная растекаемость основных материалов при пайке жаропрочных сплавов на основе никеля.

Технической задачей изобретения является разработка припоя на основе никеля, обладающего низкой эрозионной активностью на основных материалах и хорошей растекаемостью при пайке жаропрочных никелевых сплавов.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен припой на основе никеля, содержащий хром, железо, бор, кремний, вольфрам, углерод, алюминий, молибден, ниобий, кобальт, отличающийся тем, что он дополнительно содержит титан при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Хром 8,5-9,5
Железо 0,05-0,2
Бор 0,8-1,8
Кремний 3,5-8,5
Вольфрам 4,0-7,8
Углерод 0,05-0,2
Алюминий 1,3-3,0
Молибден 1,0-2,5
Ниобий 1,0-2,5
Кобальт 12,0-16,0
Титан 0,5-1,2
Никель Остальное

Установлено, что введение в припой титана при увеличенном содержании кремния приводит к увеличению растекаемости припоя из-за снижения поверхностного натяжения расплава припоя. Увеличению растекаемости также способствует снижение содержания вольфрама, образующему при больших содержаниях тугоплавкие фазы, содержащие бор. Снижение содержания бора и железа и повышение содержания кобальта приводит к уменьшению эрозии основного металла.

Примеры осуществления

Предлагаемый припой, как и припой-прототип, выплавляли в вакуумной индукционной печи. В таблице №1 представлены составы предлагаемого припоя (примеры 1-3) и припоя-прототипа (пример 4).

Эрозионную активность припоя оценивали на основании результатов взаимодействия припоя с никелевыми сплавами ВЖ175, ЭИ437Б, ВЖ98 при пайке в однородном сочетании каждого из основных материалов по ГОСТ 21549-76 «Пайка. Метод определения эрозии паяемого материала». Температура пайки составляла 1140°C, выдержка 30 минут.

Растекаемость определяли по площади растекания навески припоя весом 2 г на поверхности пластины из сплавов ВЖ175, ЭИ437, ВЖ98. Навеску припоя изготавливали из дробленого порошка припоя в виде таблетки диаметром 5 мм, высотой 6 мм и закрепляли на поверхности пластин с помощью связки на основе акриловой смолы. Выдержка при пайке составляла 30 минут.

Результаты сравнительных испытаний приведены в таблицах №2 и №3.

Таблица №1
Составы предлагаемого припоя (примеры 1-3) и припоя-прототипа, мас.%
№п/п Cr Fe B Si W C Al Mo Nb Co Ti Ni
1 9,0 0,05 0,8 3,5 6,0 0,1 3,0 2,5 2,5 16,0 1,2 ост.
2 8,5 0,2 1,8 8,5 4,0 0,05 2,1 1,8 1,5 12,0 0,5 ост.
3 9,5 0,1 1,0 6,0 7,8 0,2 1,3 1,0 1,0 14,0 0,8 ост.
Прото
тип
8,2 1,0 2,8 0,5 10,0 0,1 1,8 1,8 1,6 9,5 - ост.
Таблица №2
Эрозионная активность припоя на основных материалах ВЖ175, ЭИ437, ВЖ98
№п/п Растворение припоем основного материала сплава ВЖ175, % Растворение припоем основного материала сплава ЭИ437, % Растворение припоем основного материала сплава ВЖ981, %
1 5 3 2
2 13 11 13
3 8 9 7
Прототип 28 40 39
Таблица №3
Растекаемость припоев по поверхности пластин сплавов ВЖ175, ЭИ437, ВЖ98
№ п/п сплав ВЖ175, мм2 сплав ЭИ437, мм2 сплав ВЖ981, мм2
1 250 230 240
2 200 220 240
3 260 240 250
Прототип 45 55 50

По данным таблиц 2 и 3 видно, что предлагаемый припой имеет в 3-5раз меньшую эрозионную активность, чем прототип. Существенно выше и растекание предлагаемого припоя по поверхности сплава. Такие преимущества припоя особенно важны при пайке деталей, имеющих тонкие сечения, например при пайке дефлекторов сопловых и рабочих лопаток турбины. При пайке этих деталей необходимо выполнение соединений с литыми жаропрочными сплавами, например, типа ЖС6. Опробование пайки предлагаемым припоем сплава ЖС6У показало, что формирование соединений происходит с минимальной эрозией и с удовлетворительным заполнением зазоров величиной до 0,3 мм и галтелей.

Применение предлагаемого припоя при пайке деталей горячего тракта ГТД позволит существенно повысить надежность паяных соединений, уменьшить брак при пайке и обеспечить значительный экономический эффект от увеличения ресурса ГТД.

Припой на основе никеля, содержащий хром, железо, бор, кремний, вольфрам, углерод, алюминий, молибден, ниобий, кобальт, отличающийся тем, что он дополнительно содержит титан при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Хром 8,5-9,5
Железо 0,05-0,2
Бор 0,8-1,8
Кремний 3,5-8,5
Вольфрам 4,0-7,8
Углерод 0,05-0,2
Алюминий 1,3-3,0
Молибден 1,0-2,5
Ниобий 1,0-2,5
Кобальт 12,0-16,0
Титан 0,5-1,2
Никель Остальное


 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, в частности к суперсплаву на никелевой основе с упрочняющей гамма-штрих-фазой, и может быть использовано в горячих компонентах, таких как лопатки турбин.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным сплавам с литой структурой на хромоникелевой основе с карбидным упрочнением, и может быть использовано при создании установок высокотемпературного пиролиза для нефтехимических отраслей промышленности.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к жаропрочным хромоникелевым сплавам с аустенитной структурой, и может быть использовано при изготовлении отливок для коллекторов и реакционных труб печей риформинга крупнотоннажных агрегатов аммиака и метанола с температурой эксплуатации до 1200°С и давлении до 50 атм.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к литейным никелевым жаропрочным сплавам для изготовления деталей, например лопаток газотурбинных двигателей, работающих при температурах 1000°С и выше в условиях сложного комплексного нагружения, отливаемых методом направленной кристаллизации и имеющих направленную столбчатую или монокристальную структуру.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на основе никеля, подходящим для литья конструктивных элементов газовой турбины. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к коррозионно-стойким сплавам на основе системы Fe-Cr-Ni, предназначенным для изготовления высоконагруженных деталей.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к упрочненным гамма-штрих фазой суперсплавам на основе никеля, и может быть использовано в деталях газовых турбин.
Изобретение относится к сварке и может быть использовано для выполнения разнородных сварных соединений корпусных конструкций атомного и энергетического машиностроения из низколегированных сталей и заварки выборок при исправлении дефектов.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к жаропрочным литейным сплавам на основе никеля, используемым для изготовления высоконагруженных деталей, а именно лопаток газовых турбин с направленной столбчатой и монокристаллической структурой, работающих при температурах 1000°С и выше.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным сплавам на основе никеля, предназначенным для производства методом направленной кристаллизации деталей высокотемпературных газовых турбин ГТД и ГТУ, преимущественно монокристаллических лопаток и других элементов горячего тракта турбины.
Изобретение относится к производству сварочных материалов и может быть использовано для автоматической сварки теплоустойчивых сталей перлитного класса при изготовлении изделий в нефтехимическом и энергетическом машиностроении.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к припоям для пайки изделий из ювелирных сплавов 850 пробы. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности, к сплавам для сварочных проволок и может быть использовано при изготовлении и ремонте изделий, а также для наплавки уплотнительных поверхностей изделий из медно-никелевых сплавов с содержанием никеля 29-42%, эксплуатирующихся в морской воде.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству сварочных материалов, и может быть использовано для автоматической сварки теплоустойчивых сталей перлитного класса при изготовление изделий в энергетическом машиностроении.
Изобретение относится к сварке и касается состава сварочной проволоки для сварки и наплавки изделий, работающих при больших знакопеременных нагрузках и повышенных температурах, и может быть использовано для наплавки первого слоя кромок углеродистых и низколегированных сталей при выполнении разнородных сварных соединений со сталями аустенитного класса, преимущественно, при изготовлении сварных конструкций атомного и энергетического машиностроения.
Изобретение относится к сварке и касается состава сварочной проволоки для сварки и наплавки изделий, работающих при больших знакопеременных нагрузках и повышенных температурах, и может быть использовано для наплавки первого слоя кромок углеродистых и низколегированных сталей при выполнении разнородных сварных соединений со сталями аустенитного класса, преимущественно при изготовлении сварных конструкций атомного и энергетического машиностроения.
Изобретение относится к сварке и может быть использовано для выполнения разнородных сварных соединений корпусных конструкций атомного и энергетического машиностроения из низколегированных сталей и заварки выборок при исправлении дефектов.

Изобретение относится к области металлургии и сварки, а именно к сварочным проволокам, используемым для механизированной сварки в среде защитных газов конструкций из немагнитной высокопрочной аустенитной азотистой стали, применяемой в различных отраслях промышленности, в частности судостроении и нефтехимической промышленности.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сварочной проволоке, используемой для сварки криогенных сталей. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству сварочных материалов, используемых в атомной энергетике для полуавтоматической сварки в смеси защитных газов металлоконструкций из хладостойкой низколегированной стали для транспортно-упаковочных комплектов металлобетонных контейнеров (ТУК МБК), предназначенных для многоразовой транспортировки и длительного хранения отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) атомных энергетических установок, а также может использоваться в различных отраслях машиностроения для изготовления сварных конструкций и изделий, эксплуатирующихся при температурах до минус 60°С.

Изобретение относится к области металлургии, в частности, к твердым припоям на основе железа, и может быть использовано для пайки нержавеющих сталей

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении деталей горячего тракта газотурбинных двигателей, таких как направляющие аппараты компрессоров и сопловые аппараты турбин из деформированных и литых жаропрочных никелевых сплавов

Наверх