Способ диффузионной сварки ниобиевых сплавов с титановыми Советский патент 1990 года по МПК B23K20/16 

Изобретение относится к диффузной сварке и может быть использовано дпя соединения ниобиевых сплавов в различных отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение качества сварного соединвни-я, сохранение жаропрочности ниобиевого сплава и снижение температуры при сварке ниобиевых сплавов с интерме- таллидным упрочнением.

Способ осуществляют следующим образом.

Между свариваемыми поверхностями деталей располагают расплавляющуюся промежуточную прокладку из титанового сплава, содержащего мас.%: никель 13-15; медь 10-12 и цирконий 8-10. Затем детали сдавливают, нагревают и осуществляют изотермическую выдержку. В процессе нагрева в интервале

температур растворения интерметаллидов осуществляют термоциклирование. Состав проклад ки соответствует эвтектике на четверной диаграмме состояния титан - никель - медь - цирконий. Влияние изменения состава прокладки на температуру плавления показано в таблице. Из таблицы видно, что при изменении содержания элементов прокладки вьше и ниже указанного интервала концентраций температ фа ее плавления увеличивается.

Термоциклирование в интервале температур растворения интерметаллидных фаз способствует ускорению взаимной диффузим элементов прокладки и свариваемых сплавов и сшгаению сопротивления пластическому деформированию ниобиевых сплавов. В результате ста- .

сл

со оо

00

ас

новится возможной сварка ниобиевого сплава при относительно низких температурах с обраэова нием бездефектного соединения и сохранения исходной мелкозернистой, структуры сплава, так как температура нагрева при термоцик- лировании не превышает температуры окончания растворения интерметаллид- ных фаз, составляющей 960-980°С, что .Q позволяет повысить качество соединения и сохранить его жаропрочность. При этом сохраняется и исходная мелкозернистая структура титанового сплава, поскольку для большинства сплавов «с не превьшаются температура окончания превращения. Нижняя температура Т при термоциклировании определяется как температура начала растворения упрочняющих фаз из серии эксперимен- ,д тов по высокотемпературному сжатию. Верхний предел термоциклирования по высокотемпературному сжатию; Верхний предел термодиклирования Tj на 20°С превьгашет Т, Температура Т, была 25 выбрана из условия предотвращения полного растворения интерметаллидных фаз и роста зерна в ниобиевом сплаве. Температура Т должна быть выше темпе30

ратуры расплавления прокладки, а Т2 - ниже температуры окончания - уз превращения в титайовых сплавах. Выдержки при Т , и Т 2 определяют экспериментально для каждого сплава. После нагрева до Т и выдержки температуру повышают до Т, после выдержки при Т 35 температуру снижают до Т, и т,д. Общее количество циклов определяют экспериментально, оно составляет 3-5 в зависимости от состава свариваемых сплавов,

При сварке при температуре выше Т. интенсивна растет зерно, что приводит к снижению жаропрочности ниобиевого сплава и прочности обоих сплавов при комнатной температуре. Кроме того, при соединении крупнозернистых материалов возможно обра,зование тру дно залечиваемых несплошностей на поверхности раз- ,дела, снижающих Прочность и ударную вязкость соединения, При нагреве ниже температуры Т, прокладка не растQс д 5

0

5 0

5

0

воряется, диффузия замедляется, проч- при этом снижается.

Пример. Сваривали детали из ниобиевого сплава с интерметаллидным упрочнением с титайовым сгшавом ВТ 6, Между свариваемыми поверхностями деталей размещали промежуточную прокладку в виде фольги из титанового сплава, содержащего мас,%: никель 15; медь 10; цирконий 10, Собранные детали устанавливали в сварочной камере, создавали в ней вакуум 5 -Ю Змм рт,ст,, нагревали до температуры Т, « под давлением Р 1 МПа, За- ;тем детали сдавливали усилием Р 6 МПа, соответствующим 0,8-0,9 предела текучести сплава ВТ 6 при температуре Т , осуществляли изотермическую выдержку в течение 20 мин. Затем детали нагревали до температуры Т. 950° С и после 10-минутной изотермической вьщержки температуру снижали до If 930 С с последующим повьшением температуры до 950°С, После трехкратного повторения циклов детали охлаждали в камере до , а затем - на воздухе.

Испытания показали повышение качества сварного соединения.

Формула изобретения

Способ диффузионной сварки ниобие- вых сплавов с титановыми, при котором между свариваемыми поверхностями располагают расплавляющуюся промежуточную прокладку,-детали сдавливают, нагревают и осуществляют изотермическую выдержку, отличающийся тем, что, с целью повьштения качеству соединения,, сохранения жаропрочности ниобиевого сплава и снижения температуры при сварке ниобиевых сплавов с .интерметаллидным .упрочнением, в процессе выдержки в интервале температур растворения интерметаллидов осуществляют термоциклированиё, а в качестве промежуточной прокладки берут титановый сплав, содержащий, мас,%:

Никель13-15

Медь10-12

Цирконий8-10

Содержание элементов в прокладке, мас.%

Температура плавления, °С

Изобретение позволяет повысить качество сварного соединения, сохранить жаропрочность ниобиевого сплава и снизить температуру при сварке ниобиевых сплавов с интерметаллидным упрочнением. Между свариваемыми поверхностями деталей располагают расплавляющуюся промежуточную прокладку из титанового сплава, содержащего, мас.%: никель 10-15

медь 10-12

цирконий 8-10. Затем детали сдавливают, нагревают и осуществляют изотермическую выдержку. В процессе нагрева в интервале температур растворения интерметаллидов проводят термоциклирование. В процессе сварки ускоряется взаимная диффузия элементов прокладки и свариваемых материалов, снижается сопротивление пластическому деформированию ниобиевого сплава. 1 табл.

I Медь I

Никель

13 14 15 10 20

10 И 12 8 15

Цирконий

920-925 920-925 920-925 940-945 965-970