SU1761411A1

SU1761411A1 - Способ соединени титана со сталью

Info

Publication number: SU1761411A1
Application number: SU894756291A
Authority: SU
Inventors: Павел Александрович Бордаков; Михаил Юрьевич Егоров; Олег Васильевич Куприн; Виктор Иванович Любимов
Original assignee: Самарский авиационный институт им.акад.С.П.Королева
Priority date: 1989-11-04
Filing date: 1989-11-04
Publication date: 1992-09-15

Abstract

Использование: дл соединени титана со сталью методом высокотемпературной реакционной пайки. Существо способа состоит в том, что при сборке пакета из нержавеющей стали и титановых сплавов используют промежуточную прослойку из никель-фосфористого припо . Осуществл ют нагрев пакета в вакууме под давлением. В результате чего в зоне пайки по вл етс жидка фаза, твердеюща в результате диффузии никел и фосфора в титан при посто нной температуре. 1 табл.

Description

Изобретение относитс к высокотемпературной реакционной пайке и может быть использовано дл соединени титана со сталью.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению вл етс способ соединени сваркой деталей из стали и титана, при котором между ними размещают прослойки медного сплава и ниоби . Ниобиева прослойка устанавливаетс в контакте с титаном . Пакет нагреваетс в вакууме под давлением. Благодар наличию меди достигаетс качество и коррозионна стойкость соединени . Медный сплав содержит 16- 17 % Си и 12 14% Ni.

Недостатки способа: недостаточна прочность соединени , обусловленна наличием перехода Ti-Nb. Значение оьтакого перехода заключаетс в пределах 220-272 МПа, значительна (до 30%) осадка свариваемого пакета.

Цель изобретени - повышение качества за счет улучшени прочности соединени и снижени степени деформации соедин емых деталей.

Поставленна цель достигаетс тем, что в предлагаемом способе соединени , включающем сборку пакета деталей с промежуточной прослойкой, нагрев пакеча с приложением давлени в вакууме, новым влением вл етс то, что в качестве промежуточной прослойки примен етс никель- фосфористый припой.

Принципиальным отличием предлагаемого решени вл етс то, что прослойка названного состава обеспечивает повышенную прочность в силу своих физико-механических свойств. Предлагаемый состав прослойки позвол ет заменить процесс диффузионной сварки, имеющей место в прототипе, контактно-реактивной пайкой, котора не требует значительной деформации соедин емого пакета.

Контактно-реактивна пайка происходит за счет образовани тройной эвтектики титан-никель-фосфор на границе титановой детали с прослойкой припо . При достижении температуры 880-900°С в зоне пайки по вл етс жидка фаза, котора твердеет в результате диффузии никел и фосфора в

сл

с

ч| Os

титановую деталь при посто нной температуре .

Дл осуществлени предлагаемого способа необходимо выполнить следующие предварительные операции:5

обезжирить стыковые поверхности обеих деталей; нанести на стальную деталь никель-фосфористый припой химическим способом, либо, если припой порошкообразный , с помощью акриловой смолы в ка- 10 честве св зующего. Толщина сло припо должна составл ть 10-30 мкм; собрать пакет установить в вакуумную печь и нагревать до температуры 880-900°С с приложением давлени 1,0-1,5 МПа при 15 разрежении в камере пор дка 1 10 Па. Толщина прослойки припо выбираетс из услови заполнени впадин шероховатых поверхностей деталей. Врем пайки составл ет 15-20 мин, в этом промежутке темпе- 20 ратура поддерживаетс посто нной. Готовый пакет охлаждаетс вместе с печью.

Примером использовани предлагаемого способа вл етс пайка биметалличе- 25 ских переходников из стали 12Х18Н10Т и титанового сплава ОТ4. Кольца из этих материалов обезжиривались ацетоном. Стыкова поверхность стального кольца смачивалась акриловой смолой, посыпалась 30 ровным слоем припо . Количество нанесенного припо в этом случае зависит от размера зерен порошка и от концентрации св зующего. Опытным путем добиваютс получени на поверхности детали сло при- 35 по толщиной, равной размеру гранулы порошка и примен ть порошок требуемой дисперсности.

В данном примере использовалс приПарти образцов из 10 штук испытывалась на прочность. Результаты даны в таблице . Дл сравнени в той же таблице приведены результаты испытаний на прочность 10 образцов, изготовленных по способу-прототипу . Приведенные значени подтверждают повышенную прочность соединени предлагаемым способом.

Соединение испытывалось на термостойкость при циклировании в диапазоне 20-500°С и выдержало без дефектов 250 циклов испытаний. Соединение по способу- прототипу не более 100 циклов.

Пластическа деформаци пакета в процессе пайки составила 0,49-0,6 мм при высоте пакета 40 мм, т.е. находилась в пределах 1-1,5%.

Достоинствами, определ ющими положительный эффект от предлагаемого способа вл етс высока прочность и термостойкость получаемого соединени , несложна технологи его осуществлени . Способ дает возможность пайки титановых сплавов с .-ержавеющими стал ми, нихромами , при э-| ом обеспечивает необходимую дл работы в услови х теплосмен пластичность . Важне1 шее достоинство способа - отсутствие существенных деформаций соедин емых деталей, что позвол ет исключить дальнейшую ,-иехобработку узла,

Claims

Формула изобретени

Способ соединени титана со сталью, включающий сборку пакета составл ющих с размещенной между ними промежуточной прокладкой, его нагрев с приложением давлени в вакууме, отличающийс тем, что, с целью повышени качества за счет увеличени прочности соединени составл ющих при одновременном снижении

пой с содержанием фосфора 9-10% диспер- 40 энергоемкости за счет уменьшени уровн

сностью до 20 мкм.

Собранный узел нагревали в вакууме до температуры пайки Т 880-900°С, выдерживали под давлением 1,2 МПа в течение 15 мин, затем охлаждали.

45

пластической деформации пакета, в качестве промежуточной прокладки используют никель-фосфористый припой, нагрев осуществл ют до 880-900°С, прикладывают давление 1,2 МПа и выдерживают в течение 15 мин.

Парти образцов из 10 штук испытывалась на прочность. Результаты даны в таблице . Дл сравнени в той же таблице приведены результаты испытаний на прочность 10 образцов, изготовленных по способу-прототипу . Приведенные значени подтверждают повышенную прочность соединени предлагаемым способом.

Соединение испытывалось на термостойкость при циклировании в диапазоне 20-500°С и выдержало без дефектов 250 циклов испытаний. Соединение по способу- прототипу не более 100 циклов.

Пластическа деформаци пакета в процессе пайки составила 0,49-0,6 мм при высоте пакета 40 мм, т.е. находилась в пределах 1-1,5%.

Достоинствами, определ ющими положительный эффект от предлагаемого способа вл етс высока прочность и термостойкость получаемого соединени , несложна технологи его осуществлени . Способ дает возможность пайки титановых сплавов с .-ержавеющими стал ми, нихромами , при э-| ом обеспечивает необходимую дл работы в услови х теплосмен пластичность . Важне1 шее достоинство способа - отсутствие существенных деформаций соедин емых деталей, что позвол ет исключить дальнейшую ,-иехобработку узла,

Формула изобретени

Способ соединени титана со сталью, включающий сборку пакета составл ющих с размещенной между ними промежуточной прокладкой, его нагрев с приложением давлени в вакууме, отличающийс тем, что, с целью повышени качества за счет увеличени прочности соединени составл ющих при одновременном снижении

энергоемкости за счет уменьшени уровн

пластической деформации пакета, в качестве промежуточной прокладки используют никель-фосфористый припой, нагрев осуществл ют до 880-900°С, прикладывают давление 1,2 МПа и выдерживают в течение 15 мин.

Редактор

Техред М.Моргентал

Заказ 3216ТиражПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., 4/5

Корректор Н.Ревска