Способ диффузионной сварки ниобиевых сплавов с титановыми

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU „„1593848

А1 (Si)S В 23 К 20/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4610769/31-27 (22) 30,11.88 (46) 23.09.90. Бюл. Р 35 (71) Московский вечерний металлургический институт (72) А.З.Пименова, Т.С.Самсонова, А.П.Терновский и В.П,Образцов (53) 621.791.66 (088,8) (56) Патент США Р 4715525, кл. В 23 К 20/00, 29,12 ° 87. (54) СПОСОБ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ

НИОБИЕВЫХ СПЛАВОВ С ТИТАНОВЫИ (57) Изобретение позволяет повысить качество сварного соединения, сохранить жаропрочность ниобиевого сплава и снизить температуру при сварке ниоИзобретение относится к диффузной сварке и может быть использовано для соединения ниобиевых сплавов в различных отраслях промьппленности.

Целью изобретения является повышение качества сварного соединения, сохранение жаропрочности ниобиевого сплава и снижение температуры при сварке ниобиевых сплавов с интерметаллидным упрочнением.

Способ осуществляют следующим образом.

Между свариваемыми поверхностями деталей располагают расплавляющуюся промежуточную прокладку из титанового сплава, содержащеro мас.%: никель

13-15; медь 10-12 и цирконий 8-10, Затем детали сдавливают, нагревают и осуществляют изотермическую выдержку. В процессе нагрева в интервале

2 биевых сплавов с интерметаллидным упрочнением, Между свариваемыми поверхностями деталей располагают расплавляющуюся промежуточную прокладку из титанового сплава, содержащего, мас.%: никель 13-15; медь 10-12; цирконий 8-10. Затем детали едавли:вают, .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, температур растворения интерметаллидов осуществляют термоциклирование.

Состав прокладки 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 вьппе и ниже указанного интервала концентраций температура ее плавления увеличивается.

Термоциклирование в интервале температур растворения интерметаллидных фаэ способствует ускорению взаимной диффузим элементов прокладки и свариваемых сплавов и снижению сопротивления пластическому деформированию ниобиевых сплавов. В результате ста1593848 новится возможной сварка ниобиевого сплава при относительно низких температурах с образованием беэдефектного соединения и сохранения исходной мелкозернистой. структуры сплава, так

5 как температура нагрева при термоциклировании не превышает температуры окончания растворения интерметаллидных фаз, составляющей 960-980 С, что позволяет повысить качество соединения и сохранить его жаропрочность.

При этом сохраняется и исходная мелкозернистая структура титанового сплава, поскольку для большинства сплавов 15 не превышаются температура окончания

ol p превращения. Нижняя температура

Т при термоциклировании определяется как температура начала растворения упрочняющих фаз из серии эксперимен- 0 тов по высокотемпературному сжатию.

Верхний предел термоциклирования по высокотемпературному сжатию; Верхний предел термоциклирования Т на 20ОС

° превьш ает T „ ° Температура Т была выбрана из условия предотвращения полного растворения интерметаллидных фаз и роста зерна в ниобиевом сплаве.

Температура Т должна быть выше темпе1 ратуры расплавленйя прокладки, а Т z— ниже температуры окончания 4 - р превращения в титайовых сплавах. Выдержки при Т, и Т определяют экспериментально для каждого сплава. После нагрева до Т, и выдержки температуру повышают до Т, после выдержки при Т

35 температуру снижают по 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

45 комнатной температуре. Кроме того, при соединении крупнозернистых материалов возможно образование труднозалечиваемых несплошностей на поверхности раз,дела, снижающих прочность и ударную

50 вязкость соединения. При нагреве ниже температуры Т, прокладка не растворяется, диффузия замедляется, прочность при этом снижается.

Пример. Сваривали детали из ниобиевого сплава с интерметаллидным упрочнением с титановым сплавом ВТ 6.

Между свариваемыми поверхностями деталей. размещали промежуточную прокладку в виде фольги из титанового сплава, содержащего мас.%: никель 15; медь 1О; цирконий 10, Собранные детали устанавливали в сварочной камере, создавали в ней вакуум 5 10 Змм рт.ст., нагревали до температуры Т, 930ОС под давлением P = 1 МПа. Затем детали сдавливали усилием Р =

= 6 МПа, соответствующим 0,8-0,9 предела текучести сплава ВТ 6 при температуре Т = 930 С, осуществляли изотермическую выдержку в течение

20 мин. Затем детали нагревали до темо п ера туры T < = 950 С и по сле 1 0-минутной изотермической выдержки температуру снижали до Т = 930 С с последующим повышением температуры до

950 С. После трехкратного повторения циклов детали охлаждали в камере до

300 С, а затем — на воздухе.

Испытания показали повышение качества сварного соединения.

Формула изобретения

Способ диффузионной сварки ниобиевых сплавов с титановыми, при котором между свариваемыми поверхностями располагают расплавляющуюся промежуточную прокладку, детали сдавливают, нагревают и осуществляют изотермическую выдержку„ отличающийся тем, что, с целью повышения качества соединения,, сохранения жаропрочности ниобиевого сплава и снижения температуры при сварке ниобиевых сплавов с интерметаллидным упрочненнем, в процессе выдержки в интервале температур растворения интерметаллидов осуществляют термоциклирование, а в качестве промежуточной прокладки берут титановый сплав, содержащий, мас.7.:

Никель 13-1 5

Медь !0-12

Цирконий 8-10

1593848

Температура плавления, С

Содернаиие элементов в прокладке, мас.%

Никель Медь Цирконий

Составитель В.Петросян

Редактор Л.Гратилло Техред А.Кравчук Корректор С.Шевкун

Заказ 2796 Тираж 637 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина,101

13

14

I1

l2

15

9

12

920-925

920-925

920-925

940-945

965-970