Labākās titāna un titāna sakausējumu cietlodēšanas metodes

Titānam un tā sakausējumiem, kas sastāv no tādiem elementiem kā dzelzs, alumīnijs, vanādijs un molibdēns, ir lieliskas fizikālās un mehāniskās īpašības, piemēram, augsta izturība, augsta karstumizturība un laba izturība pret koroziju. Tos plaši izmanto augsto tehnoloģiju jomās, piemēram, ķīmiskajā inženierijā, jūras inženierzinātnēs, transportā, medicīnā, celtniecībā, kosmosa un militārajā rūpniecībā, un tie ir nozīmīgi vieglie strukturālie materiāli. Starp tiem aviācija ir svarīga pakārtota pielietojuma joma.
Titāns un tā sakausējumi ir reaktīvi metāli, un tos plaši izmanto kosmosa, naftas ķīmijas un kodolrūpniecībā. Galvenās titāna un tā sakausējumu cietlodēšanas problēmas ir šādas:
① Uz virsmas ir stabila oksīda plēve. Titānam un tā sakausējumiem ir spēcīga afinitāte pret skābekli, un tiem ir viegli izveidot stabilu oksīda plēvi uz virsmas, kas kavē lodēšanas materiāla mitrināšanu un izplatīšanos. Tāpēc cietlodēšanas laikā tas ir jānoņem.
② Spēcīgi absorbē gāzes. Titānam un tā sakausējumiem ir tendence karsēšanas procesā absorbēt ūdeņradi, skābekli un slāpekli, un jo augstāka temperatūra, jo spēcīgāka ir absorbcija, kas izraisa strauju titāna plastiskuma un stingrības samazināšanos. Tāpēc cietlodēšana jāveic vakuumā vai inertā atmosfērā.
③ Viegli veidojami intermetāliski savienojumi. Titāns un tā sakausējumi var reaģēt ar lielāko daļu lodēšanas materiālu, veidojot trauslus savienojumus, izraisot šuvju trauslumu. Tāpēc citu materiālu cietlodēšanai izmantotais cietlodēšanas materiāls būtībā nav piemērots reaktīvo metālu lodēšanai.
④ Struktūra un īpašības ir pakļautas izmaiņām. Titāns un tā sakausējumi karsēšanas laikā tiek pakļauti fāzes transformācijai un graudu rupjībai. Jo augstāka temperatūra, jo rupjāka ir rupjāka, tāpēc augstas temperatūras lodēšanas temperatūra nedrīkst būt pārāk augsta.
Rezumējot, lodējot titānu un tā sakausējumus, uzmanība jāpievērš lodēšanas sildīšanas temperatūrai. Parasti cietlodēšanas temperatūra nedrīkst pārsniegt 950-1000 grādu, un jo zemāka ir cietlodēšanas temperatūra, jo mazāka ir ietekme uz pamatmateriāla īpašībām. Rūdītiem un rūdītiem sakausējumiem cietlodēšanu var veikt arī ar nosacījumu, ka netiek pārsniegta novecošanas temperatūra.
Lai novērstu oksidācijas un skābekļa un ūdeņraža absorbcijas reakcijas lodētajā savienojumā, titāna un titāna sakausējuma cietlodēšanu veic vakuumā un inertā atmosfērā, un parasti neizmanto liesmu. Lodējot vakuumā vai hlorā, var izmantot augstfrekvences apkuri, krāsns sildīšanu un citas metodes, kurām ir ātrs sildīšanas ātrums un īss turēšanas laiks, kā rezultātā saskarnes zonā ir plānāks savienojumu slānis un labāka savienojuma veiktspēja. Tāpēc cietlodēšanas temperatūra un turēšanas laiks ir jākontrolē, lai cietlodēšanas materiāls ieplūst spraugā.
Iemesls, kāpēc titāna un tā sakausējumu cietlodēšanu vislabāk var veikt vakuumā un argonā, ir tas, ka, lai gan titānam ir liela afinitāte pret skābekli, tas var iegūt gludu virsmu 13,3 Pa vakuumā, jo uz virsmas izšķīst oksīda plēve.
Lodējot argona atmosfērā un cietlodēšanas temperatūras diapazons ir 760-927 grādi, ir nepieciešams augstas tīrības pakāpes argons, lai novērstu titāna krāsas maiņu. Parasti tiek izmantots šķidrais argons aukstumaģenta uzglabāšanas tvertnēs, jo tam ir augsta tīrības pakāpe.
Lodējot titānu un titāna sakausējumus, uz saskarnes vai cietlodēšanas spraugā bieži veidojas trausli starpmetālu savienojumi, tādējādi samazinot lodētā savienojuma veiktspēju. Difūzijas savienošanu var izmantot, lai uzlabotu lodētā savienojuma veiktspēju. Lodēšanas laikā starp titāna sakausējumiem tiek novietota 50 μm bieza vara folija, niķeļa folija vai sudraba folija, kas attiecīgi veido Cu-Ti, Ni-Ti un Ag-Ti eutektiku, paļaujoties uz kontaktreakciju starp titānu un šiem metāliem. Tad šie trauslie intermetāliskie savienojumi tiek izkliedēti. Difūzijas savienojumam ir salīdzinoši laba veiktspēja noteiktā temperatūrā un laikā.
Turklāt + -fāzes titāna sakausējumus var izmantot rūdītā, šķīdumā apstrādātā vai izturētā stāvoklī. Ja pēc atkausēšanas ir nepieciešama atkausēšana, ir pieejamas trīs shēmas: cietlodēšana atlaidināšanas temperatūrā vai zem tās pēc atlaidināšanas; lodēšana temperatūrā, kas pārsniedz atlaidināšanas temperatūru, un segmentēta dzesēšanas procesa izmantošana cietlodēšanas ciklā, lai iegūtu atlaidināšanas struktūru; un cietlodēšana temperatūrā, kas pārsniedz atkausēšanas temperatūru, un pēc tam atkausēšana.