Способ изготовления композиционной прокладки для пайки керамических деталей с металлами

 

Изобретение относится к области пайки и соединения неметаллических материалов с металлами, характеризующимися несогласованными коэффициентами термического расширения, через компенсационную прокладку. Способ может быть использован при создании двигателей с керамической камерой сгорания, замене в газотурбинных двигателях жаропрочных сплавов на керамические материалы. Для снижения термонапряжений в спае и увеличения размеров паяемых деталей компенсационную прокладку приготавливают из смеси порошков адгезионно-активного металлического сплава и керамической составляющей, взятых в соотношении (1,1-3):1, путем жидкофазного вакуумного спекания при температуре от 800 до 13050°С(на 20-250°С выше температуры плавления металлической составляющей) до пористости 40-50% при отношении толщины к длине 0,025-0,5. Выход годных спаев S<SB POS="POST">3</SB>N<SB POS="POST">4</SB> с нержавеющей жаропрочной сталью составляет 50-70%. Длина спая до 100 мм. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 С 04 В 37/02 с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬП ИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4138418/23-33 (22) 29.09.86 (46) 07.11.89.Бюл, 11"- 41 (71) Институт проблем материаловедения AH УССР (72) I0.Â.Íàéäè÷, Б.Д.Костюк, Г,А.Колесниченко, Н.С.Зюкин, В.Л.Побережнюк и H.Ï.ßöåíêî (53) 666.3;037 (088.8)

{56) Заявка Японии Ф 59 203779, кп ф С 04 В 37/02 у о публик 0 l 984 а

Заявка Японии Р 59 182282, кл. С 04 В 37/02, опублик. 1984. (54 ) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОЙ ПРОКЛАДКИ ДЛЯ ПАЙКИ КЕРАМИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ С МЕТАЛЛАМИ (57) Изобретение касается пайки и соединения неметаллических материалов с металлами, характеризующимися несогласованными коэффициентами термического расширения, через компенИзобретение относится к области пайки и соединения неметаллических материалов с металлами, характеризующихся несогласованными коэдхЪициентами термического расширения, через компенсационную прокладку, и может быть использовано при создании двигателей с керамической камерой сгарания, замене в газотурбинных двигателях жаропрочных сплавов на керамические материалы.

Цель изобретения — снижение термонапряжений в спае и увеличение размеров паяемых цеталеч.

Способ реализуется следующим образом

2 сационную прокладку, Способ может быть использован при создании двигателей с керамической камерой сгорания, замене в газотурбинных двигателях жаропрочных сплавов на керамические материалы. Для снижения термонапряжений в спае и увеличения размеров паяемых деталей компенсационную прокладку приготавливают из смеси порошков адгезионно-активного металлического сплава и керамической составляющей, взятых в соотношени.

1,1-3 :l путем жидкофазного вакуумного. спекания при температуре от

800 до 1350 С (на ?0-250 0 вьппе температуры плавления металлической составляющей) до пористости 40-507, при @ отношении толщины к дл. не 0,025-0,05.

Выход годных снаев 81 И „ с нержавеющей жарогрочной сталью составляет

50-70%. Длина спая до 100 мм. l табл.

Приготавливают смесь, состоящую из порошков адге-"û.:îííî-активного ме- © таллического сплава и керамики Hi>If<, щ

АЗ О Э, BN и др., в соотношении 1,1:1 0- д

3:1. Формуют прокладку длиной 50

100 мм при давлении Р = 50-130 МПа и соотношении конечной длины к толщине 0,025-0,05. Спекают в вакууме при 850-1350 С, что на 20-250 С выше температуры плавления металлической составляющей. Процесс ведут по Ь достижении пористости 40-5М;.

Металлокерамические соединения, спаянные через такую промежуточную прокладку способны успешно р ботать как в условиях термоциклирования, 1520053

Формула и з О б р е т е н ия

Способ изготовления композиционной прокладки для пайки керамических

Соотношение толщины проклад ки к ее длине

Темпеорис- Проч-

Объемное соотнощеКерамическая

Вьмод годТемпеСостав металлического сплава, МасаА ратура спекания тость

НОСТЬ ратура плавлесостав- ние мепрокладок на изгиб, MIla

Сн Яп паяпрокладки, С ляющая и ее таллическои и кения сплава, ОO

РЬ ных изделий, 7! размер зерна, мкм рамическо составляю

0,025 50

0,05 50

0,04 50

0,04 40

0,05 45

0,05 50

0,05 20

100 !

100

R5O Hi II, 7.0

1500

3:

2 ! °

2: 1

2 : 1,5

1! 1

1 1

65 19

6 10

A1gOg 50

BN 1O

8137!9 500

78 10 2 10

73 !3 4 !O

900

2620

Известный — Ио Прототип

Составитель С.Кохан

Техред Л. Сердюкова

Редактор Н.Гунько

Корректор В Гирняк

Заказ- 6719/27 Тираж 591 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 475

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина„101 так и в условиях воздействия на них статических либо динамических нагрузок. При эксплуатации такого соединения в условиях термических нагрузок вследствие рассогласования по коэффициентам термического расширения керамической и металлической деталей термонапряжения, возникающие при их относительном перемещении, погашаются промежуточной прокладкой без ее разрушения.

ВыхОД ГОДныХ СПаев 13н С НЕР жавеющей сталью чсреэ композиционную прокладку приведен в таблице. деталей с металлами, включающий приготовление смеси иэ порошка керамики и металлической компоненты,.формо5 ванне и обжиг в вакууме о т л и—

9 ч ающий с я тем, что, с целью снижения термонапряжений в спае и увеличения размеров паяемых деталей, смесь приготавливают из порошков адгезионно-активного металлического сплава и порошка керамики, взятых в обьемных соотношениях 1,1:1 0 и 3:1, обжиг проводят при температуре,превьппающей на 20-250 С температуру плавления металлической составляющей до получения пористости прокладки

40-50r". причем соотношение толщины прокладки к ее длине составляет

0з025 — 0,050.