Способ диффузионной сварки через промежуточную прослойку интерметаллидов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii>963765

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23.10 ° 80 (21) 2995186/25-27

/$1) М. Кл.з с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

В 23 К 20/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовано 07. 10.82.Бюллетень ¹ 37 (53) УДК 621. 791. .66 (088. 8) Дата опубликования описания 07. 10. 82

Н. Ф. Казаков, А. В. Сергеев, А. A. Жарких и A. П. Сысоев

Московский технологический институт мяснойи молочной промышленности (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (5 4 )- СПОСОБ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ ВРЕЗ

ПРОМЕЖУТОЧНУЮ ПРОСЛОЙКУ ИНТЕРМЕТАЛЛИДОВ

20

Изобретение относится к диффузион. ной сварке.

Известен способ диффузионной сварки, при котоРом на свариваемые поверх- 5 ности предварительно наносят промежуточную прослойку в виде порошковых компонентов. $1).

Недостатком способа является невозможность в большинстве случаев подбора компонентов порошка, не образующих между собой или со свариваемым материалом интерметаллидов, и получения сварного соединения, по прочности равного основному материалу..

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ диффузионной сварки через промежуточную прослойку интерметаллидов (2j.

Однако интенсивность протекания процессов образования соединения недостаточна иэ-за невозможности дополнительного тепловложения.

Целью изобретения является интенсификация процесса путем дополнительного тепловложения.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что по способу диффузионной сварки через промежуточну прослойку интерметаллидов.последнюю получают из порошковых, компонентов, взаимодействующих по экзотермической реакции, а соотношение количества компонентов в прослойке целесообразно выбирать в соответствии со стехиометрическими коэффициентами химической реакции их взаимодействия.

Для повышения прочности соединения в состав прослойки можно вводить легирующие компоненты, снижающие ее твердость.

Сущность изобретения заключается в том, что диффузионную сварку осу-. ществляют через пРомежуточную прослойку, которую получают из порошковых компонентов, взаимодействующих по экзотермической реакции. Количественное соотношение компонентов в прослойке выбирают в соответствии со стехиометрическими коэффициентами химической реакции их взаимодействия.

Дополнительно в состав прослойки вводят легирующие компоненты, снижающие ее твердость.

Способ был опробован при соединении титана ВТ1-0 с алюминиевым сплавом AJI-26.

Измельчали алюминиево-магниевый сплав., содержащий 5Ъ до размера час963765.тиц 100 меш. Смешивали порошок алюминиево-магниевого сплава с порошком

- титана, размеры частиц которого составляли 100 меш, в молярном соотношении 1:1. Добавляли в смесь порошков органический раствор "биндер" дс образования густой суспенэии ° СоедиHHeMhlB поверхности обрабатывали с чистотой и 15. На свариваемую поверхность детали из алюминиевого сплава MI-26 наносили смесь порошков слоем толщиной 250 мкм кисточкой.

Затем деталь иэ титана ВТ1-0 устаналивливали на детали с нанесенной. смесью порошков и переносили. детали в вакуумную камеру установки диффу- 15 зионной сварки типа СДВУ-50. Прикладывали к деталям усилие с удельным давлением 3 МПа. Создавали разрежение в камере 5,2-10 Па и нагревали зону соединения деталей до 753 К. .20

Затем проводили изотермическую выдержку в течение 8 мин при усилии на деталях с удельным давлением

10 МПа, после чего охлаждали соединенные детали до 303-313 К. Развакуумировали вакуумную камеру и извлекали сваренные детали.

Присутствие магния в порошковой смеси приводило к протеканию экэотермической реакции компонентов . Ti-Mg, что обеспечивало дополнительный разогрев порошковой смеси, более интенсивное взаимодействие частиц между собой и с соединяемыми материалами.

Проведенные испытания показали, что прочность полученного соединения — 300 Ntia в 2 раза выше прочности соединения, при сварке таких материалов без применения порошка.

Таким образом, введение легирующего компонента (А1) позволило повысить прочность соединения, а также снизить его твердость. Структура свариваемых материалов осталась неизменной после сварки. 45

Способ также был опробован при соединении стали 12Х18Н10Т с ниобием.

Составляли смесь порошков алюминия и никеля в молярном соотношении, соответствующем интерметаллиду Ni AI, добавляли к ней 2% порошка Nb с размером частиц 100 меш.

Спекали смесь порошков при 1373 С 55 и прокатывали при нагреве до 1123 К.

При этом получали фольгу толщиной

500 мкм, которую размещали между деталями из ниобия и стали. Детали устанавливали в вакуумной камере уста- 60 новки диффузионной. сварки типа

СДВУ-50. Прикладывали к деталям усилие с удельным давлением 6 МПа. Затем создали разрежение в камере

-2,6" 10 Па.

Нагревали детали до .1323 К и делали выдержку под давлением 10 МПа в течение 20 мин. Охлаждали детали до 303 К.

Проведенные испытания показали, что прочность соединения на отрыв при растяжении составляли 450 МПа о при 1400 К-40 MIIa. При сварке деталей без фольги соответствующие значения прочности составляли 20 и

0,5 МПа.

Данным способом также сваривали

12Х18Н10Т с алюминиевым сплавом

АЛ-25 °

При этом приготавливали смесь порошков железа и алюминия в молярном соотношении, соответствующем химическому соединению FeAI> и добавляют к ней 2 вес.Ъ меди. Перемешивали смесь порошков и наносили ее на соединяемую поверхность детали иэ алюминиевого сплава. Толщину наносимого слоя выбирали равной

5 мкм.

На деталь со смесью порошков устанавливали деталь иэ стали

12Х18Х10Т. Далее размещали детали в камере установки диффузионной свар ни °

Вакуумировали камеру до разрежения 1,3 .10 Па. Нагревали зону соединения до 773 К и прикладывали усилие с удельным давлением 7 NIIa.

Затем проводили изотермическую, выдержку в течение 20 мин, Охлажда" ли детали до 303О К, после чего развакуумировали камеру и извлекали сваренные детали.

Проведенные механические испытания на разрыв показали, что прочность соединения составляла 250 МПа и такое соединение может эксплуатироваться при температурах до 525 I<. Прочность соединения беэ прослойки составляет 120 МПа и работоспособность до 740 К.

Данный способ позволяет интенсифицировать процесс образования соединения.и тем самым повысить производительность, он также обеспечивает получение соединений с высокой прочностью и достаточной пластичностью.

Формула изобретения

1 ° Способ диффузионной сварки через промежуточную прослойку интерметаллидов, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса путем дополнительного тепловложения, прослойку интерметаллидов получают из порошковых компонентов, взаимодействующих по экзотермической реакции.

2, Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и и с.я тем, что соотношение

963765 г

Составитель В. Мельников

Редактор Л. Утехина Техред А.Ач Корректор Г. Решетник

Заказ 318/4 Тираж 1153 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, количеств компонентов в прослойке выбирают в соответствии со стехиометрическими коэффициентами химической реакции их взаимодействия.

3. Способ по п ° 1, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения прочности соединения, в со-. став прослойки вводят легирующие компоненты, снижающие ее твердость.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ардентов В. B. и др. О возможности применения методов порошковой металлургии для сварки металлов.

"Автоматическая сварка", 1968, 9 11, с. 26-29.

2. Казаков Н. Ф. "Диффузионная сварка материалов". М., !Машиностроение", 1976, с. 166 (прототип).