Припій для паяння титанових сплавів

Реферат: Винахід належить до паяння, зокрема до хімічного складу припою, що використовується для паяння титанових сплавів. Припій для паяння титанових сплавів містить, мас. %: цирконій – 530, залізо – 8-28 та залізо – решта. Запропонований склад припою забезпечує одержання високих механічних властивостей паяних з'єднань при кімнатній температурі та високу тривалу міцність при підвищеній температурі і може бути рекомендований при одержанні титанових конструкцій різного призначення, наприклад в авіакосмічному комплексі. UA 98548 C2 (12) UA 98548 C2 UA 98548 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Винахід належить до припоїв для паяння титанових сплавів, зокрема до хімічного складу припою, що використовується для паяння титанових сплавів в тому числі типу 25-10-4, 25-17, 25-17, 25-23, 45ХД, 47ХД, 4822 та інш. Для паяння жароміцних титанових сплавів застосовують припої, що мають за основу титан. Відомий припій марки ВПр 16 на основі титану, що містить (у мас. %): Ті - 22…24 Cu 12…13,5 Zr - 8,5…9,5 Ni (Справочник по пайке / под редакцией И.Е.Петрунина. 3-е изд., С74 перераб.и доп. М.: Машиностроение, 2003, 480с.). Недоліками цього припою є утворення в паяному шві легкоплавкої евтектики, що сприяє виникненню дефектів в вигляді тріщин та понижує міцність паяних з'єднань (фіг. а, б), зокрема за рахунок присутності міді в припої. Відомий припій на основі титану марки ВПр 28, що має наступний хімічний склад, мас. %: Ті – 23 Zr-16,5 Cu-15,5 Ni. (Справочник по пайке / под редакцией И. Е. Петрунина. 3-е изд., С74 перераб. и доп. М.: Машиностроение, 2003, 480с.). Недоліками даного припою є формування під час паяння евтектичних крихких фаз в паяному шві, що виділяються вздовж шва в вигляді неперерваної стрічки, що погіршує міцність паяних з'єднань. Найбільш близьким до винаходу, що заявляється, є припій, вибраний нами як найближчий аналог, наступного складу, мас. %: Zr 38, Fe 24, Ті - решта (H.Muller, J.Breme Brazing of Titanium with New Biocompatible Brazing Filler Alloys, Proceedings of the Ninth World Conference on Titanium, CRISM "PROMETEY", Saint-Peterburg, Russia, 2000, V.3, P. 1758-1765). Недоліками цього припою є утворення крихких фаз в паяному шві, низькі показники міцності при 20, 700 °C та тривалої міцності паяних з'єднань жароміцних титанових сплавів при температурі 700 °C та навантаженні 140, 200 МПа, що обумовлені утворенням крихких зон в середній ділянці паяного шву, за рахунок утворення інтерметалідних фаз з високим вмістом цирконію. Задачею винаходу, що заявляється, є створення припою для паяння титанових сплавів, при використанні якого відсутнє утворення інтерметалідних фаз з високим вмістом цирконію в центральній частині паяного шву, забезпечення високих показників міцності при кімнатній та підвищеній температурі та тривалої міцності при підвищеній температурі. Поставлена задача вирішується тим, що припій для паяння титанових сплавів містить цирконій, залізо, титан в наступному співвідношенні, мас. %: цирконій 5-30 залізо 8-28 титан решта. При вмісті цирконію менше 5 мас. % не забезпечується необхідний інтервал плавлення припою та заповнення паяльних щілин. Підвищення цирконію вище 30 мас. % призводить до утворення крихких фаз в центральній ділянці паяного шву (фіг. в), що знижують механічні характеристики. Концентрація заліза як депресанту вибрана за для умови забезпечення мінімального інтервалу плавлення припою, мінімальна масова доля заліза складає 8 мас. %. Збільшення масової долі заліза вище 28 мас. % призводить до утворення в паяному шві інтерметалідних фаз, що негативно впливають на міцність. Зливки припійних сплавів були виплавлені методом електродугового плавлення зі складами, що відповідають середньому і крайнім значенням концентрації компонентів, що заявляються, а також вище і нижче запропонованого інтервалу і сплаву-аналогу (табл. 1). Були проведені іспити запропонованого припою. Вони включали паяння стикових з'єднань та їх іспиту для визначення механічних властивостей при 20, 700 °C та тривалої міцності. Як основний матеріал використовували титановий інтерметалідний сплав марки 47 ХД. Паяння провадили в вакуумній печі з радіаційним нагрівом при температурі 1250 °C. Тривалу міцність визначали при температурі 700 °C та навантаженні 140, 200 МПа. Результати випробувань подані в таблиці 2. Аналіз результатів дозволяє зробити наступні висновки. Припій, що відповідає складу, що заявляється (припої № 1…3) забезпечує паяним з'єднанням формування якісних бездефектних швів, в яких відсутня евтектична складова (фіг. г). Міцність паяним з'єднанням на рівні основного металу та хорошу тривалу міцність при підвищеній температурі 700 °C та навантаженнях на рівні 140 та 200 МПа. 1 UA 98548 C2 Таблиця 1 Хімічний склад виплавлених сплавів Найменування компонентів Zr Fe Ті № п/п 1 2 3 Вміст елементів, мас. % 2 3 4 20 30 45 8 18 5 72 52 50 1 5 28 67 5 1 30 69 Таблиця 2 Результати іспитів паяних з'єднань титанового інтерметалідного сплаву № сплаву 1 2 3 4 5 Прототип 5 Міцність (МПа) при температурі, °C 20 700 640 260 651 284 615 276 435 205 384 185 540 188 Час (год.) до руйнування зразків при Т700 °C при навантаженні, МПа 140 200 425 412 483 499 405 395 220 190 225 175 345 296 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Припій для паяння титанових сплавів, що містить цирконій, залізо та титан, який відрізняється тим, що містить компоненти при наступному їх співвідношенні, мас. %: цирконій 5-30 залізо 8-28 титан решта. 2 UA 98548 C2 Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3