UA119190C2 - SOLDER FOR SOLDERING NICKEL HEATING ALLOYS - Google Patents

SOLDER FOR SOLDERING NICKEL HEATING ALLOYS Download PDF

Info

Publication number
UA119190C2
UA119190C2 UAA201707241A UAA201707241A UA119190C2 UA 119190 C2 UA119190 C2 UA 119190C2 UA A201707241 A UAA201707241 A UA A201707241A UA A201707241 A UAA201707241 A UA A201707241A UA 119190 C2 UA119190 C2 UA 119190C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
solder
nickel
zirconium
soldering
alloys
Prior art date
Application number
UAA201707241A
Other languages
Ukrainian (uk)
Inventor
Світлана Василівна Максимова
Віталій Вячеславович Воронов
Петро Васильович Ковальчук
Володимир Володимирович М'ясоїд
Original Assignee
Інститут Електрозварювання Ім. Є.О. Патона Національної Академії Наук України
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Інститут Електрозварювання Ім. Є.О. Патона Національної Академії Наук України filed Critical Інститут Електрозварювання Ім. Є.О. Патона Національної Академії Наук України
Priority to UAA201707241A priority Critical patent/UA119190C2/en
Publication of UA119190C2 publication Critical patent/UA119190C2/en

Links

Landscapes

  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

Винахід належить до паяння. Припій для паяння нікелевих жароміцних сплавів містить, мас. %: кобальт 9-11, хром 7-9, титан 4-6, алюміній 4-6, вольфрам 4-6, ніобій 4-6, молібден 1,5-2,5, цирконій 1,1 та нікель - решта, при цьому сумарний вміст Ті+Аl знаходиться в межах 8-12 мас. %, а співвідношення Ті/Al/Nb дорівнює 1/1/1. Запропонований склад припою забезпечує високу тривалу міцність паяним з'єднанням при підвищеній температурі.The invention relates to soldering. The solder for the soldering of nickel heat-resistant alloys contains, wt. %: cobalt 9-11, chromium 7-9, titanium 4-6, aluminum 4-6, tungsten 4-6, niobium 4-6, molybdenum 1.5-2.5, zirconium 1.1 and nickel - the rest, the total content of Ti + Al is in the range of 8-12 wt. %, and the Ti / Al / Nb ratio is 1/1/1. The proposed solder composition provides high durability of the solder joint at elevated temperature.

Description

Винахід на припій для паяння нікелевих жароміцних сплавів належить до паяння, зокрема до складу припою, що використовується для паяння та ремонту лопаток газотурбінних двигунів та інших деталей високотемпературного призначення.The invention on solder for soldering nickel heat-resistant alloys belongs to soldering, in particular to the composition of solder used for soldering and repairing blades of gas turbine engines and other high-temperature parts.

Для паяння жароміцних сплавів застосовують нікелеві припої, що вміщують такі елементи- депресанти, як бор, кремній, цирконій.For soldering heat-resistant alloys, nickel solders containing depressant elements such as boron, silicon, and zirconium are used.

Відомий припій на основі нікелю, що містить (у мас. 95): 4-5 Ст, 10,5-16,5 Со, 0,8-4,8 Мо, 1,6- 3,6 Ті, 06-22 А1, 8,1-222 71, 0,6М, решта - Мі (Патент США О5Ме3748107, В23В815/00, б22С19/001.A known nickel-based solder containing (in wt. 95): 4-5 St, 10.5-16.5 Co, 0.8-4.8 Mo, 1.6-3.6 Ti, 06-22 A1, 8.1-222 71, 0.6M, the rest - Mi (US Patent О5Ме3748107, В23В815/00, б22С19/001.

Недоліками цього припою є: низька корозійна стійкість паяних з'єднань в умовах підвищених температур, що зумовлено малим вмістом хрому та присутністю ванадію; невисока жароміцність припою через те, що велика кількість цирконію в сплаві обумовлює наявність значної об'ємної частки евтектики. Радикально змінити структуру шва шляхом застосування дифузійного відпалу нереально в прийнятний для практики час через малу розчинність цирконію або гафнію в нікелі. Низька сумарна концентрація Ті та АЇТ, що складає менше 6 мас. 95, не забезпечує достатню кількість у-фази, яка сприяє зміцненню припою. Припій характеризується широким інтервалом плавлення.The disadvantages of this solder are: low corrosion resistance of soldered joints at elevated temperatures, which is due to the low content of chromium and the presence of vanadium; low heat resistance of the solder due to the fact that a large amount of zirconium in the alloy determines the presence of a significant volume fraction of eutectics. It is unrealistic to radically change the structure of the seam by applying diffusion annealing in a time acceptable for practice due to the low solubility of zirconium or hafnium in nickel. Low total concentration of Ti and AIT, which is less than 6 wt. 95, does not provide a sufficient amount of y-phase, which contributes to the strengthening of the solder. Solder is characterized by a wide melting interval.

Також відомий припій на основі нікелю, що містить (мас. 95): 17,0-20,0 Ст; 4.0-6,0 Со; 2,0-4,0Nickel-based solder is also known, containing (wt. 95): 17.0-20.0 St; 4.0-6.0 So; 2.0-4.0

МУ: 2,0-4,0 Мо; 1,2-1.8 МБ; 2,5-1,8 Ті; 2,5-3,5 АЇ!; 0.05-0,12 С; 10,0-13,0 7, Мі-основа (Авт. св.MU: 2.0-4.0 Mo; 1.2-1.8 MB; 2.5-1.8 Those; 2.5-3.5 AI!; 0.05-0.12 C; 10.0-13.0 7, Mi-base (Author of St.

СССР Мо1544541, кл. В23 КЗ35/32, 23.02.90.USSR Mo1544541, cl. B23 KZ35/32, 23.02.90.

Недоліками цього припою є: невисока жароміцність припою через те, що велика кількість цирконію в сплаві обумовлює наявність значної об'ємної частки евтектики, що сприяє зниженню жароміцності.The disadvantages of this solder are: low heat resistance of the solder due to the fact that a large amount of zirconium in the alloy causes the presence of a significant volume fraction of eutectics, which contributes to a decrease in heat resistance.

Як найближчий аналог вибрано сплав, що має в своєму складі (у мас. 9Ус): 15-17 Ст, до 1,5As the closest analog, an alloy was chosen that has (in mass. 9Us): 15-17 St, up to 1.5

Мо, 4-5 АЇ, від 1 до 4,5 7, 0,00-0,01 МУ, та 0,000-0,0038В решта - Мі (Патент США 05 Ме5725693А,Mo, 4-5 AI, from 1 to 4.5 7, 0.00-0.01 MU, and 0.000-0.0038V the rest - Mi (US Patent 05 Me5725693A,

В23К35/304).B23K35/304).

Недоліками цього припою є: недостатня кількість у-фази у структурі припою, яка сприяє зміцненню припою (через низьку концентрацію А! менше б мас. 95); відсутність у складі кобальту, що погіршує здатність до змочування основного металу; відносно велика кількість цирконію в сплаві обумовлює наявність значної об'ємної частки евтектики.The disadvantages of this solder are: insufficient amount of y-phase in the structure of the solder, which contributes to the strengthening of the solder (due to the low concentration of A! less than b wt. 95); the absence of cobalt in the composition, which impairs the wetting ability of the base metal; the relatively large amount of zirconium in the alloy determines the presence of a significant volume fraction of eutectics.

Задачею винаходу, який заявляється, є створення припою на основі нікелю, що забезпечує необхідну тривалу міцність паяних з'єднань при підвищеній температурі і забезпечує необхідний інтервал плавлення припою та хімічний склад, близький до основного металу.The object of the claimed invention is to create a nickel-based solder that provides the necessary long-term strength of solder joints at elevated temperatures and provides the required melting interval of the solder and a chemical composition close to the base metal.

Поставлена задача вирішується тим, що припій на основі ніселю для паяння нікелевих жароміцних сплавів містить хром, кобальт, титан, алюміній, молібден, вольфрам, ніобій, цирконій у наступному співвідношенні (мас. 95): кобальт 9-11 хром 7-9 титан 4-6 алюміній 4-6 вольфрам 4-6 ніобій 4-6 молібден 1,5-2,5 цирконій 11 нікель решта.The task is solved by the fact that Nisel-based solder for soldering nickel heat-resistant alloys contains chromium, cobalt, titanium, aluminum, molybdenum, tungsten, niobium, zirconium in the following ratio (mass 95): cobalt 9-11 chromium 7-9 titanium 4 -6 aluminum 4-6 tungsten 4-6 niobium 4-6 molybdenum 1.5-2.5 zirconium 11 nickel the rest.

Вміст кобальту у вказаних межах легування забезпечує, з одного боку, необхідну жароміцність, а з другого - покращує змочування поверхонь, що з'єднуються.The content of cobalt within the indicated limits of alloying provides, on the one hand, the necessary heat resistance, and on the other hand, it improves the wetting of the joining surfaces.

Вміст хрому у вказаних межах легування повинен забезпечувати жаростійкість паяних з'єднань та не приводити до пониження температури утворення у-фази в шві, що зменшує жароміцність з'єднань.Chromium content within the specified limits of alloying should ensure the heat resistance of soldered joints and not lead to a decrease in the temperature of the formation of the y-phase in the seam, which reduces the heat resistance of the joints.

Вміст титану, алюмінію та ніобію в співвідношенні 1/1/1 вибрано з метою забезпечення необхідної температури ліквідусу та інтервалу плавлення.The content of titanium, aluminum and niobium in the ratio of 1/1/1 was chosen to ensure the required liquidus temperature and melting interval.

Вміст титану та алюмінію в межах до ТікА1-8-12 мас. 95 вибрано з міркувань забезпечення жароміцності сплаву за рахунок утворення необхідної об'ємної частки у-фази Міз (Ті, А1).The content of titanium and aluminum is up to TikA1-8-12 wt. 95 was chosen for reasons of ensuring the heat resistance of the alloy due to the formation of the necessary volume fraction of the y-phase Miz (Ti, A1).

Легування вольфрамом та молібденом в заданих межах забезпечує міцнісні характеристики паяного з'єднання шляхом зміцнення даними елементами у-твердого розчину на основі нікелю.Doping with tungsten and molybdenum within the specified limits ensures the strength characteristics of the soldered joint by strengthening the y-hard nickel-based solution with these elements.

Вміст цирконію вибрано з метою забезпечення необхідної температури ліквідусу та інтервалу плавлення. Перевищення даного значення може призводити до появи суттєвої кількості евтектики в паяному шві, що негативно впливає як на загальні міцнісні характеристики, так і на показники жаростійкості.The zirconium content is selected to ensure the required liquidus temperature and melting interval. Exceeding this value can lead to the appearance of a significant amount of eutectic in the solder joint, which negatively affects both the general strength characteristics and the heat resistance indicators.

Приклад:Example:

Вибрані склади припоїв виплавлялись дуговим способом на холодній підкладці в атмосфері аргону. Для кожного із сплавів визначали інтервал плавлення на установці для високотемпературного диференціального термічного аналізу ВДТА-8М.The selected solder compositions were melted by an arc method on a cold substrate in an argon atmosphere. For each of the alloys, the melting interval was determined on the VDTA-8M high-temperature differential thermal analysis unit.

Інтервали плавлення експериментальних сплавів, які отримані за допомогою диференційно- термічного аналізу, наведено в табл. 1.The melting intervals of the experimental alloys obtained by differential thermal analysis are given in table. 1.

Встановлено, що дослідні сплави з вмістом цирконію менше 1 9о (сплави Мої! та Ме2) не відповідають вимогам з паяння ливарних жароміцних сплавів через високу температуру ліквідусу.It was established that experimental alloys with a zirconium content of less than 1 9o (Moi! and Me2 alloys) do not meet the requirements for soldering foundry heat-resistant alloys due to the high liquidus temperature.

Сплави МоЗ та Мо4 відповідають вимогам по температурі ліквідусу, що висуваються до припоїв для паяння жароміцних нікелевих сплавів. Більш низька температура солідуса в сплавіMoZ and Mo4 alloys meet the liquidus temperature requirements for solders for soldering heat-resistant nickel alloys. A lower solidus temperature in the alloy

Мо4 свідчить про наявність більшої об'ємної частки евтектики, що містить цирконій.Mo4 indicates the presence of a larger volume fraction of zirconium-containing eutectics.

Паяння зразків для металографічних досліджень і випробувань на міцність проводили у вакуумній печі СГВ 2,4-2 / 15-ИЗ (середовище зони нагріву - вакуум, не гірше 77103 Па).Soldering of samples for metallographic studies and strength tests was carried out in a vacuum furnace SGV 2,4-2 / 15-IZ (the environment of the heating zone is vacuum, no worse than 77103 Pa).

У процесі дослідження паяних зразків встановлено, що експериментальні сплави МеЗ та Мо 4 добре змочують підкладку, з ливарного високолегованого сплаву ЖСбУ. Паяльні галтелі повні, рівномірні, видимі дефекти паяних швів відсутні.In the process of research of soldered samples, it was established that the experimental alloys of MeZ and Mo 4 wet the substrate, made of high-alloy cast alloy ZhsbU, well. Solder fillets are full, uniform, there are no visible defects of solder joints.

Для проведення випробувань на тривалу міцність були виконані паяні з'єднання з зазором 50 мкм. Результати випробувань наведені в табл. 2.Soldered joints with a gap of 50 μm were made for long-term durability tests. The test results are shown in table. 2.

Низькі результати найближчого аналога пов'язані з малою кількістю зміцнюючої у-фази, що пов'язано з низьким вмістом алюмінію та відсутністю титану, а також наявністю більшої об'ємної частки евтектики.The low results of the closest analogue are associated with a small amount of the strengthening y-phase, which is associated with a low content of aluminum and the absence of titanium, as well as the presence of a larger volume fraction of eutectics.

Понижені результати з жароміцності паяних з'єднань, виконаних припоєм Ме4, викликані наявністю більшої об'ємної частки евтектики, що містить цирконій, яку не вдається видалити з паяного шва шляхом термообробки.The reduced heat resistance results of solder joints made with Me4 solder are caused by the presence of a larger volume fraction of eutectic containing zirconium, which cannot be removed from the solder joint by heat treatment.

Як видно з таблиць Ме1 та Ме2 припій, що патентується, складу Мі-7С1-10б0-2Мо-5МУ-5АЇІ-5Ті-As can be seen from tables Me1 and Me2, the patented solder has the composition Mi-7C1-10b0-2Mo-5MU-5AIII-5Ti-

БМЬ-1,17г забезпечує необхідний інтервал плавлення та високу тривалу міцність, що дозволяє використовувати його для паяння та ремонту лопаток газотурбінних двигунів та інших деталей газового тракту з жароміцних нікелевих сплавів.БМБ-1.17g provides the required melting interval and high long-term strength, which allows it to be used for soldering and repairing blades of gas turbine engines and other parts of the gas tract made of heat-resistant nickel alloys.

Таблиця 1Table 1

Інтервали плавлення експериментальних сплавів найближчий |,,.The melting intervals of the experimental alloys are the closest |,,.

Таблиця 2Table 2

Результати випробувань на тривалу міцність при температурі 975 С і напруженні 140 МПа паяних з'єднань з жароміцного нікелевого сплаву ЖСОбУ 28 Ї77777171717171717110160 11111111 |Безруйнування.:.:/::ГЛ/:лЛ:С:(:ЯО 77777771 Ї77771717171717171717101811111111111111 |Руйнуванняпошву.//777/7/://:/ ЯЙ/С(/ШСУ С 77777771 Ї777717171717171111101075 111111 |Руйнуванняпошву.//7777/://:КН/./С:(/Н0./4СУУи; 77777771 Ї7777717171717171717179,5 0 |Руйнуванняпошву.//77/7/7/://:КН)/С(/-The results of the tests for long -term strength at 975 C and a voltage of 140 MPa soldered joints of heat -resistant nickel alloy 28 Ї7777711 /777/7/://:/ ЯЙ/С(/ШСУ С 77777771 Ї777717171717171111101075 111111 | Destruction of the floor.//7777/://:КН/./С:(/Н0./4SUUy; 77777771 Ї77777171717171717171717171719 Destruction of the foot.//77/7/7/://:КН)/С(/-

Claims (1)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Припій для паяння нікелевих жароміцних сплавів, що містить хром, алюміній, молібден, цирконій та нікель, який відрізняється тим, що додатково містить кобальт, титан, вольфрам, ніобій, а вміст цирконію є пониженим до 1,1 мас. 95, з сумарним вмістом ТітАЇ в межах 8-12 мас. Фо, при цьому співвідношення Ті/АйЙМО-1/1/1, при наступному співвідношенні компонентів,FORMULA OF THE INVENTION Solder for brazing nickel heat-resistant alloys containing chromium, aluminum, molybdenum, zirconium and nickel, which is distinguished by the fact that it additionally contains cobalt, titanium, tungsten, niobium, and the zirconium content is reduced to 1.1 wt. 95, with a total content of TiTA in the range of 8-12 wt. Fo, while the ratio Ti/AiYMO-1/1/1, with the following ratio of components, маб. о: кобальт 9-11 хром 7-9 титан 4-6 алюміній 4-6 вольфрам 4-6 ніобій 4-6 молібден 1,5-2,5 цирконій 11 нікель решта.maybe about: cobalt 9-11 chromium 7-9 titanium 4-6 aluminum 4-6 tungsten 4-6 niobium 4-6 molybdenum 1.5-2.5 zirconium 11 nickel the rest.
UAA201707241A 2017-07-10 2017-07-10 SOLDER FOR SOLDERING NICKEL HEATING ALLOYS UA119190C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA201707241A UA119190C2 (en) 2017-07-10 2017-07-10 SOLDER FOR SOLDERING NICKEL HEATING ALLOYS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA201707241A UA119190C2 (en) 2017-07-10 2017-07-10 SOLDER FOR SOLDERING NICKEL HEATING ALLOYS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA119190C2 true UA119190C2 (en) 2019-05-10

Family

ID=66390313

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAA201707241A UA119190C2 (en) 2017-07-10 2017-07-10 SOLDER FOR SOLDERING NICKEL HEATING ALLOYS

Country Status (1)

Country Link
UA (1) UA119190C2 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4842140B2 (en) Methods of processing, such as repairing of workpieces such as brazing alloys, the use of brazing alloys, and parts of gas turbines
JP3354922B2 (en) Ni-based heat-resistant brazing material
JP5269888B2 (en) Iron-based heat-resistant and corrosion-resistant brazing material
JP5642061B2 (en) Iron-chromium brazing material
JP2007185712A (en) Braze alloy composition
CN109909641B (en) Cobalt-based powder brazing filler metal for high-temperature alloy connection and preparation method and application thereof
Chang et al. Infrared brazing of high-strength titanium alloys by Ti–15Cu–15Ni and Ti–15Cu–25Ni filler foils
Tokoro et al. Variation in diffusion-induced solidification rate of liquated Ni–Cr–B insert during TLP bonding of Waspaloy superalloy
JPH09225679A (en) Ni base heat resistant brazing filter metal excellent in wettability and corrosion resistance
JPS59143055A (en) Soldering alloy
JP2015502858A (en) Ni-Ti-Cr ternary near-eutectic alloy for repair of gas turbine parts
CN110193683B (en) Brazing filler metal for TiAl-Ni dissimilar material connection
JP6116795B2 (en) Nickel-based alloy brazing material
JPS5843457B2 (en) Diffusion bonding joints between nickel-based superalloy components
UA119190C2 (en) SOLDER FOR SOLDERING NICKEL HEATING ALLOYS
Alinaghian et al. Wide gap brazing using Ni–B–Si and Ni–B–Si–Cr–Fe filler metals: Microstructure and high-temperature mechanical properties
Townsend et al. Soldering nonnoble alloys
RU2334606C1 (en) Nickel-based solder
TEKO et al. Effect of the bonding time on the microstructure and mechanical properties of a transient-liquid-phase bonded in718 using a Ni-Cr-B filler alloy
Chuang et al. Brazing of Mo and Nb using two active braze alloys
Kar et al. Effect of copper addition on the microstructure and mechanical properties of lead free solder alloy
Weinstein et al. Further developments in boron free Nickel-Chromium-Phosphorus-Silicon brazing filler metals
JP2007508149A (en) Method of welding metal parts
UA123178C2 (en) SOLDER FOR SOLDERING HEAT-RELATED NICKEL ALLOYS
RU2335386C2 (en) Solder on nickel base