Способ диффузионной сварки через промежуточную прослойку интерметаллидов Советский патент 1982 года по МПК B23K20/16 

Изобретение относится к диффузной. ной сварке.

Известен способ диффузионной сварки, при котором на свариваемые поверхности предварительно наносят промежуточную прослойку в виде порошковых компонентов t..

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 2,

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

Целью изобретения является интенсификация процесса путем дополнительного тепловложения.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что по способу диффузионной сварки через промежуточную

прослойку интерметаллидов-последнюю получают из порошковых, компонентов, взаимодействующих по экзотермической реакции, а соотношение количества компонентов в прослойке целесообразно выбирать в соответствии со стехиометрическйми коэффициентами химической реакции их взаимодействия.

Для повьшения прочности соедине10ния в состав прослойки можно вводить легирующие компоненты, снижающие ее твердость.

Сущность изобретения заключается в том, что диффузионную сварку осу-,

15 ществляют через промежуточную прослойку, которую получают из порошковых компонентов, взаимодействующих по экзотермической реакции. Количественное соотношение компонентов в

20 прослойке выбирают в соответствии со стехиометрическими коэффициентами химической реакции их взаимодействия. Дополнительно в состав прослойки вводят легирующие компоненты, снижа25ющие ее твердость.

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

Измельчали алюминиево-магниевый

30 сплав, содержащий 5% до размера частиц 100 меш. Смешивали порошок алюминиево-магниевого сплава с порошко - титана, размеры частиц которого составляли 100 меш, в молярном соотно шении 1:1. Добавляли в смесь порошков органический раствор биндер д образования густой суспензии. Соеди няемые поверхности обрабатывали с чистотой Rj- 15. На свариваемую поверхность детали из алюминиевого сплава АЛ-26 наносили смесь порошко слоем толщиной 250 мкм кисточкой. Затем деталь из титана ВТ1-0 устаналивливали на детали с нанесенной. смесью порошков и переносили.детали в вакуумную камеру установки диффузионной сварки типа СДВУ-50. Прикла дывали к деталям усилие с удельным давлением 3 МПа. Создавали разрежение в камере 5, и нагревали зону соединения деталей до 753°К. Затем проводили изотермическую выдержку в течение 8 мин при усилии на деталях с удельным давлением 10 МПа, после чего охлаждали соединенные детали до 303-313к. Разваку умировали вакуумную камеру и извлек ли сваренные детали. Присутствие магния в порошковой смеси приводило к протеканию экзотермической реакции компонентов Ti-Mg, что обеспечивало дополнитель ный разогрев порошковой смеси, боле интенсивное взаимодействие частиц между собой и с соединяемыми матери алами . Проведенные испытания показали, что прочность полученного соединения - 300 МПа в 2 раза выше прочнос ти соединения, при сварке таких мат риалов без применения поровжа. Таким образом, введение легирующего компонента (А1) позволило пов сить прочность соединения, а также снизить его твердость. Структура свариваемых материалов осталась неи менной после сварки. Способ также был опробован при соединении стали 12Х18Н10Т с ниобием. Составляли смесь порошков алюминия и никеля в молярном соотношении соответствующем интерметаллиду N i А добавляли к ней 2% порошка Nb с размером частиц 100 меш.Р Спекали смесь порошков при 137 С 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 установки диффузионной-сварки типа СДВУ-50. Прикладывали к деталям усилие с удельным давлением 6 МПа. Затем создали разрежение в камере -2,б-10 Па. Нагревали детали до 1-323К и делали выдержку под давлением 10 МПа в течение 20 мин. Охлаждали детали до . Проведенные испы:тания показали, что прочность соединения на отрыв при растяжении составляли 450 МПа при 1400к-40 МПа. 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 FeAlj и добавляют к ней 2 вес.% меди. Перемешивали смесь порошков и наносили ее на соединяемую поверхность детали из алюминиевогЬ сплава. Толщину наносимого слоя выбирали равной 5 мкм. На деталь со смесью порошков устанавливали деталь из стали 12Х18Х10Т. Далее размещали детали в камере установки диффузионной свар ки. ВакууМировали камеру до разрежения 1,3 10 Па. Нагревали зону соединения до и прикладывали усилие с удельным давлением 7 МПа. Затем проводили изотермическую, выдержку втечение 20 Мин. Охлаждали детали до 303° 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 К. Прочность соединения без прослойки составляет 120 МПа и работоспособность до 740К. 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 l. 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 ащ и и с, я тем, что соотношение

количеств компонентов в прослойке выбирают в соответствии со стехиометрическими коэффициентами химической реакции их взаимодействия.

3. Способ по п. 1, отличающийся 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. Д. и др. О возможности применения методов порошковой металлургии для сварки метгшлов. Автоматическая сварка, 1968, 11, с. 26-29.

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