А. А. СИДОРЕНКО
Научные руководители – СЕВРЮКОВ О. Н., к. т.н., доцент
– МОРОХОВ П. В., главный инженер
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
РАЗРАБОТКА И ПОЛУЧЕНИЕ НЕРАЗЪЁМНЫХ ВЫСОКОПРОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ДИФФУЗИОННОЙ ПАЙКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АМОРФНЫХ ПРИПОЕВ
В работе приведены исследования влияния температуры и времени изотермической выдержки, а также толщины шва на прочностные характеристики паяного соединения сплавов титана ВТ6-c и ОТ4, выполненных припоями на основе титана и циркония - СТЕМЕТ 1202 СТЕМЕТ 1410. Для определения прочностных характеристик паяного соединения проведены измерения микротвердости в зоне паяного шва и осуществлены механические испытания на одноосное растяжение. Исследована взаимосвязь структуры паяного соединения с его прочностью.
В НИЯУ МИФИ на кафедре «Физические проблемы материаловедения» в рамках НИРС разработаны и получены высокопрочные паяные соединения сплавов титана ВТ6-с и ОТ4.
Цель данного исследования состоит в разработке режимов пайки и исследовании их влияния на прочностные характеристики соединений титановых сплавов ВТ6-с и ОТ4, полученных методом диффузионной пайки. Основная проблема – осуществить пайку ниже температуры фазового перехода в материале [1], при этом получить высокопрочное соединение, способное работать в экстремальных условиях.
В соответствии с поставленной целью решались задачи по выбору припоев для пайки титановых сплавов ВТ6-с и ОТ4, разработке технологических режимов пайки и получению равнопрочных паяных соединений сплавов титана ВТ6-с и ОТ4.
Известно, что для пайки титановых сплавов применяются припои на основе титана [1], поэтому в качестве припоя выбрали аморфный ленточный припой на титановой основе СТЕМЕТ 1202 [2,3,4,5]. Припой СТЕМЕТ 1410 [2,3,5] с циркониевой основой применяют для пайки циркониевых сплавов [6], но для пайки данных титановых сплавов применяется впервые.
Опираясь на справочные данные и предшествующие исследования [1,7], опробовали пять наиболее подходящих режимов, и по итогам исследований выбрали один оптимальный: изотермическая выдержка при 840оС в течение 2 часов.
Для выявления структурных особенностей паяного шва провели комплекс металлографических исследований, который позволил установить соответствия между структурой паяного шва и его прочностью. Полученные результаты по итогам одноосного растяжения полностью подтвердили предположения о том, что если в паяном шве присутствует эвтектическая часть, то прочность соединения оказывается низкой, и наоборот, если эвтектическая часть отсутствует, то прочность изделия будет на уровне основного материала. Это также подтверждают исследования микротвердости образца: эвтектическая часть имеет большую твердость, а следовательно, она более хрупкая [4].
Проведенные исследования помогли установить взаимосвязь структуры паяного соединения с его прочностью, что в дальнейшем поможет прогнозировать прочность соединения, лишь посмотрев на его микроструктуру в оптический микроскоп.
В результате исследования установили, что применение припоев СТЕМЕТ 1202 и СТЕМЕТ 1410 толщиной 50 мкм для вакуумной пайки титановых сплавов ВТ6-с и ОТ4 при температуре 840 °С и сборочном зазоре 0,05 мм, позволяет за 2 часа получить соединение, равнопрочное основному материалу.
Список литературы
1. , , и др. Справочник по пайке / Под ред. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 2003. 480 с.
2. Припои СТЕМЕТ для пайки материалов современной техники. Цветные металлы, №12, 2014, с.32-37
3. Rapidly solidified filler metal foils based on titanium for brazing similar and dissimilar materials Доклад на конференции Proceeding of the 7th Asia Pacific IIW Congress 2013 (IIW 2013), pp.172-174.
4. Влияние структурного состояния припоя на физико-механические свойства паяных соединений. Сварочное производство, 2001, № 8, с. 38-41.
5. Новые аморфные припои для пайки титана и его сплавов. Сварочное производство. 2001. №3. с. 37-39.
6. Разработка ленточных аморфных припоев для пайки циркониевых сплавов. Сб. Докладов V межотраслевой конференции по реакторному материаловедению. Димитровград, 8-12 сентября 1997 г. В 2-х томах. Т.2, Ч.1. Димитровград, 1998 г., с. 226-244.
7. Sharipo A. E., Flom Y. A. Brazing of titanium at temperatures below 800oC // Мaterials characterization. – 2003. –Vol. 58. – Р.38–61.
