Производство изделий из тугоплавких металлов

Корнеев Н.И., Арабей Б.Г. (ред.).

Мир, 1968 г.

ПРИПОИ ДЛЯ ПАЙКИ ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ, ПРЕДНАЗНАЧАЮЩИХСЯ ДЛЯ РАБОТЫ ПРИ ТЕМПЕРАТУРАХ ДО 930° С

Интенсивные металлургические исследования увенчались разработкой ряда припоев, пригодных для пайки тугоплавких металлов, работающих при температурах до 930° G[3, 4]. Эти припои на основе циркония и титана плавятся при температурах в интервале 980—1315° С, обладают хорошей смачиваемостью и растекаемостью по ниобию, молибдену и почти не проявляют склонности к сплавообразованию с основным тугоплавким металлом. Девять наиболее перспективных припоев, разработанных на этой стадии исследований, перечислены в табл. 38.1. Отличная смачиваемость и растекаемость припоя 48Ti— 48Zr— 4Ве и структурная целостность соединений, паявшихся данным припоем, иллюстрируются на фиг. 38.1. Были проведены испытания оборотных тавровых паяных соединений, паявшихся перечисленными в табл. 38.1 припоями, на циклическое воздействие температур в интервале от 815 до 370° С и термическую стабильность при 815° С. Результаты испытаний показали, что такие соединения обладают отличным сопротивлением циклическому воздействию температур. Растрескивание шва (по припою) было при этом незначительным или совершенно отсутствовало. При выдержке паяных соединений при 815° С в течение 100 час наблюдалось растрескивание шва и образование пор, причем повышения твердости основного металла вследствие диффузии не наблюдалось. Для испытаний на сдвиг при комнатной и повышенной температурах были использованы образцы Миллера — Писле. Результаты их испытаний также приведены в табл. 38.1. Испытания проводились при комнатной температуре и при 705 и 1095° С. Паяные соединения испытывались после пайки, а также после пайки и старения. Паяные соединения, подвергавшиеся термической обработке, имели несколько пониженную прочность при сдвиге, за исключением соединений, паявшихся припоями 46Ti— 46Zr— 4V— 4Ве и 75Zr- 19Nb-6Ве. Испытания паяных соединений при 1095° С показали гораздо более низкую прочность, чем при комнатной температуре. Однако данные этих испытаний имеют весьма большое значение, поскольку они проводились при температуре всего лишь на несколько сот градусов ниже температуры пайки.

Результаты испытаний показали, что припои 48Ti— 48Zr— 4Ве и 75Zr— 19Nb— 6Ве весьма перспективны для пайки сплавов ниобия и таптала, предназначающихся для работы при температурах до 930° С.

ПРИПОИ ДЛЯ ПАЙКИ ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ, ПРЕДНАЗНАЧАЮЩИХСЯ ДЛЯ РАБОТЫ ПРИ ТЕМПЕРАТУРАХ ДО 1930° С

Чтобы эффективнее использовать физические и механические свойства тугоплавких металлов в условиях высоких температур и воздействия коррозионных сред, необходимо располагать высокотемпературными припоями, дающими паяные соединения, которые способны работать под нагрузкой при температурах по меньшей мере до 1930° С. С учетом этого требования вторая фаза программы включала разработку припоев для получения паяпых соединений, удовлетворяющих этим требованиям. Проведенные исследования позволили пока разработать два перспективных припоя на оспове систем ниобий — тантал — ванадий и титан — тантал — ванадий.

На тройных диаграммах состояния этих двух систем, приведенных на фиг. 38.2 и 38.3, экспериментально определенные изотермы проведены через точки, соответствующие различным сплавам. Можно видеть, что сплавы исследуемых составов растекаются при температурах не ниже 1650° С. Как показали исследования, эти сплавы обладают отличной смачиваемостью и растекаемостью на ниобии, тантале и вольфраме в вакууме около 10^{-6мм рт. ст}. и почти не взаимодействуют и не сплавляются с основным металлом. О хорошей технологичности припоев данных систем можно судить по фиг. 38.4, а, где показаны оборотные тавровые паяные соединения, использовавшиеся для определения смачиваемости и растекаемости припоев. Дополнительным преимуществом этих припоев является отличная пластичность при комнатной температуре. Слитки данных припоев, полученные методом дуговой плавки, удается прокатывать в весьма тонкую фольгу. На первых порах предполагалось, что столь высокая пластичность обусловлена способностью бинарных сплавов соответствующих тройных систем полностью образовывать твердый раствор [6, 7]. В настоящее время проводятся испытания по определению предела прочности при сдвиге при комнатной и повышенных температурах припоев обеих систем. Испытания показали, что данные припои тройных систем обладают отличной совместимостью при пайке с ниобием, танталом и вольфрамом. Микрофотографии поперечных сечений оборотных тавровых соединений представлены на фиг. 38.5. Они иллюстрируют высокую металловедческую добротность соединений, даваемых такими припоями. Тенденция у данных припоев к сплавообразованию с основным металлом минимальна. Следует обратить внимание на однофазность микроструктуры припоя 65V— 25Та — 10Nb(фиг. 38.5,а). Дополнительные испытания включат определение способности соединений, спаянных данными припоями, выдерживать крайне тяжелые изменения температуры (испытания на циклический нагрев) и длительную выдержку при повышенных температурах (старение). Ожидается, что такие испытания дадут сведения о возможности использовать данные припои при температурах до 1930° С.