Изобретение относится к соединению деталей и может быть использовано при изготовлении высокотемпературных узлов электронной, атомной и электротехники, в частности нагревательных элементов электропечей сопротивления.

Известен способ соединения металлической и карбидной детали, включающий сборку деталей, нагрев карбидной детали и оплавление кромки металлической детали электронным лучом. В известном способе металлическая деталь выполнена из нержавеющей стали (1).

Недостатком известного .способа является низкая рабочая температура полученного соединения.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ соединения металлической детали с керамической, включающий металлизацию последней, сборку с использованием присадки и сварку электронным лучом. По известному способу соединяемые части деталей покры аю ся пастой на основе металлического порошка, затем стыкуются и нагреваются в вакууме с помощью электронного луча до плавления металлического порошка.. В качестве основы пасты используются медь, платина, гидрид титана (2).

Недостатком известного способа является низкая рабочая температура соединения.

Цель изобретения вЂ” повышение термостойкости и.надежности контакта при длительной эксплуатации изделия при температуре выше 2000оС.

Поставленная цель достигается тем, что в способе соединения тугоплавкой металлической детали с .керамической, включающем металлизацию последней, сборку с использованием присадки и сварку электронным лучом, металлизируют путем локального электроннолучевого нагрева поверхность карбида тугоплавкого металла, полученного методом карботермического восстановления.

Причем металлическая деталь выполнена из тантала или ниобия.

Кроме того, присадку из материала тугоплавкой металлической детали размещают в посадочном месте концевого участка металлической детали.

Карбидные изделия, полученные методом восстановления окислов карбидообразующего металла на графитовой заготовке изделия, отличаются по сравнению е карбидными изделиями, полученными методами порошковой метал833875 лургии, значительной термостойкостью,. они выдерживают большие температурные перепады, возникающие, например, под воздействием электронного луча.

Под действием интенсивного нагрева электронным лучом происходит потеря углерода карбидом вплоть до появления (металлической фазы. Таким образом, под действием электронного луча образуется металлизированная область, которая затем может быть сварена

1О с металлической деталью.

При осуществлении операций, необходимых для осуществления предлагаемого способа, последовательно производится металлизация электронным лучом карбидной детали в области контакта с металлической деталью, стыковка деталей с фиксацией места контакта, вблизи области контакта помещается присадка, преимущественно из материала металлической детали, затем 20 осуществляется сварка области контакта электронным лучом. .На чертеже изображены типы резистивных электронагревателей, изготовленных предложенным способом: авЂ” трубчатый нагреватель для печи сопротивления, б и r вЂ” спиральный, в кольцевой электроподогреватели для термокатодов.

Нагреватели изготовлены из карбида ниобия 1 (а) и карбида тантала 1 (б, в и r) методом прямого восстановления жидких окислов на графитовых заготовках и соединены с металлическими токовводами, выполненными, например, из ниобия и тантала, сварным швом. На металлических деталях предусмотрены посадочные места для карбидных нагревателей.

Пример 1.. Подогреватель 1 40 (б) в виде конической спирали из полукарбида тантала изготавливают карботермическим восстановлением.

Токоввод 2, изготовленный из пруткового тантала, вставляется в соответствующее отверстие подогревателя, при эт м на токовводе преду мотрен .. выступ (нрйсадка), служащий для оплавления при сварке. Сборка подогревателя токоввода помещается в вакуумную камеру электроннолучевой установки ЭЛУ-9Б. Сначала металлизируется область подогревателя, прилегающая к месту стыка. Металлизация производится расфокусированным электронным лучом, при этом луч переме-, щается по окружности вокруг токоввода до появления характерного металлического блеска, затем луч фокусируется и производится оплавление выступающей внутрь подогревателя части токоввода и его сварка с металлизированной частью подогревателя с образованием шва 3.

Н р и м е р 2. Нагреватель в виде цилиндрической трубы 1 (а), диамет- Я ром 60 мм изготавливается из карбида ниобия, полученного карботермическим восстановлением. Его помещают в камеру электроннолучевой установки, где производится металлизация торцовых участков трубы расфокусированным электронным лучом до появления характерного металлического блеска, при этом нагреватель вращается вокруг своей оси, а пучок направлен перпендикулярно оси. Затем нагреватель с металлизированными торцами извлекается из камеры, и на торцы надеваются токовводы 2, изготовленные путем давления из листового ниобия. В область стыка карбидной и металлической детали устанавливается кольцо из ниобиевой проволоки, служащее присадкой при сварке. Ее фиксация производится при помощи точечной сварки с токовводом. Затем сборка помещается в

ЗЛУ и подвергается сварке, при этом осуществляется сканирование луча по кольцевому стыку 3 деталей.

Испытания изготовленных электронагревателей показывают высокую надежность. Так, электронагреватель типа (б) работает без ухудшения контакта 1000 ч при температуре нагревателя 2000 С и плотности тока в области сварного шва 10 А/мм . Соединение типа (а) эксплуатируется в печи сопротивления в течение двух лет при 1000-1500ОС.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет значительно повысить термостойкость и надежность узлов и конструкций на основе карбидов тугоплавких металлов при работе в условиях высоких температур.

Формула изобретения .1. Способ соединения тугоплавкой металлической детали с керамической, включающий металлизацию последней, сборку с использованием присадки и сварку электронным лучом, о т л ивЂ” ч а ю шийся тем, что, с целью повышения термостойкости и надежности контакта при длительной эксплуатации иэделия при температуре выше 2000 С, металлизируют путем локального электроннолучевого нагрева поверхность карбида тугоплавкого металла, полученного методом карботермического восстановления.

2. Способ по п.1,.о т л.и ч а ювЂ” шийся тем, что металлическая деталь выполнена иэ тантала или ниобия.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что присадку из материала тугоплавкой металлической детали размещают в посадочном

833875

Составитель Б. Веретенников

Техред T. Маточка Корректор

Редактор М. Ткач

Г. Назарова

41 N& ММ» Ю

Заказ 3927/35 Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 месте концевого участка металлической детали.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Материалы для канала МНД-генераторов. M. "Наука", 1969, с.193199.

2. Патент ФРГ 9 2543140 кл. С 04 В 37/02, опублик. 1977.

Способ соединения тугоплавкойметаллической детали c керами- ческой

Торцевое несогласованное соединение керамики с металлом // 777019

Конструкция телескопического соединения керамики с металлом // 730662

Способ соединения керамического материала с металлической деталью // 698960

Конструкция паяного соединения сапфирового окна с металлическим корпусом // 681026

Керамический припой // 654584

Способ термического соединения ситалла или стекла с охватывающей стальной деталью // 647287

Способ термического соединения неорганического диэлектрика с охватывающей стальной деталью // 622797

Стеклокерамический припой // 601270

Способ получения высокотемпературных штырьковых гермовыводов // 583112

Способ соединения деталей // 2108992

Изобретение относится к технологии соединения как однородных так и разнородных по материалу деталей, и может, в частности, использоваться для соединения металлических и керамических деталей

Способ клееносборного соединения керамики и металла // 2127236

Изобретение относится к области изготовления узлов и деталей электрических реактивных двигателей малой тяги и технологических источников плазмы и может найти применение в металлургии, энергетике, приборостроении

Композиционный материал, содержащий высокоабразивные частицы, и способ его изготовления // 2135327

Изобретение относится к композиционному материалу, содержащему износостойкий материал с высокоабразивными частицами и пластичный металл

Способ изготовления и термической обработки деталей из алюмооксидной керамики и прецизионных сплавов электроракетных двигателей малой тяги // 2220832

Способ изготовления вакуумно-плотных металлокерамических многоштырьковых ножек // 2231507

Изобретение относится к радиоэлектронике, а именно к изготовлению многоштырьковых вакуумно-плотных металлокерамических ножек для электровакуумных приборов различного назначения

Штифт для обжига металлокерамических изделий на сотовых подставках // 2336147

Изобретение относится к производству металлокерамических материалов, в частности к штифтам (пинам) для фиксации изделий при обжиге

Способ получения соединений металл-стекло, металл-металл и металл-керамика // 2366040

Изобретение относится к способу получения металлостеклянных и металлокерамических соединений и соединений металл-металл, используемых в твердооксидных топливных элементах

Способ неразъемного соединения деталей // 2415822

Изобретение относится к металлургической промышленности, к машиностроению, а именно к соединению выполненных из разнородных или однородных по материалу деталей, и может найти применение в производстве сборочных единиц изделия в космической, авиационной технике, в приборостроении, в транспорте, электронике и других областях

Паяное соединение между металлической деталью на основе титана и деталью из керамического материала на основе карбида кремния (sic) и/или углерода // 2416587

Изобретение относится к области соединения пайкой металлической детали на основе титана и детали из керамического материала на основе карбида кремния (SiC) и/или углерода

Сборка металлической детали и детали, выполненной из керамического материала на основе sic и/или на основе с // 2427555

Изобретение относится к сборке металлической детали и детали, выполненной из керамического материала на основе карбида кремния и/или углерода, и может быть использовано в области авиации: в соплах, камерах сгорания и оборудовании дожигания турбомашин