Опубликовано в журнале:
Сварочное производство. 1996. №9. с. 23-24.

Аморфные припои СТЕМЕТ^® 1201 (ТУ 1825-005-13293050-96, Ti - основа - (10,5-12,5) % Zr - (10,5-12,5) % Ni - (22-24) % Cu), Т_плавл=820 ° С и СТЕМЕТ^® 1403 (ТУ 1872-015-13293050-96, Zr - основа - (9-11) % Ti - (9-11) % (Ni)+Cu+Fe+Be+Al+Ge)), Т_плавл=680 ° С в виде гибкой ленты толщиной 45 мкм и шириной 10 мм получали методом быстрого затвердевания расплава на вращающемся медном диске-холодильнике высокочастотной вакуумной установки “Кристалл-702”.

Разработанная технология, более подробно описанная в [12], позволяет изготавливать ленточные припои с полностью аморфной структурой, равномерным распределением компонентов по толщине ленты (отклонение концентрации основных и легирующих компонентов на свободной и контактной - обращенной к закалочному диску - поверхностях не превышает 0,2 ат.%) и низким содержанием газообразующих примесей.

Так, для припоев СТЕМЕТ 1201 и 1403 массовая доля контролируемых примесей составляет: О₂ не более 0,15%; N₂ не более 0,02%; С не более 0,03%; Н не более 0,008%.

Пайку лабораторных и макетных образцов из титановых сплавов аморфными припоями СТЕМЕТ^®, а также порошковым припоем ВПР-16 состава (8-16)% Ni - (11-14)% Zr - (21-24)% Cu - Ti ост. (ТУ 14-1-2703-79) проводили в вакуумной печи СНВ-2 при следующих условиях:

Среда в рабочем пространстве печи - вакуум, 1,33 х 10^-2 - 5,65 х 10^-3 Па; скорость нагрева, 20 °С/мин; температура пайки для припоя СТЕМЕТ 1201 - (950-980) ± 10 °С, СТЕМЕТ 1403 - 840 ± 10 °С, ВПР 16 - 940 ± 10 °С; время пайки 5-30 мин; сборочный зазор под пайку 0,05-0,1 мм.

Указанные режимы обеспечивают вакуумную плотность и высокие механические свойства паяных соединений (см. ниже). Результаты металлографического анализа показали, что все швы плотные (рис. 1), а микротвердость шва, выполненного припоем СТЕМЕТ 1201 составляет до 400, а припоем ВПР-16 до 840 (для сравнения: микротвердость паяемого сплава ВТ-6 в ОШЗ составляет 300).

Предварительные испытания экспериментальных образцов на отрыв обшивок от сотоблоков, спаянных припоями СТЕМЕТ^® 1201, 1403 и ВПР-16 по схеме сборки, принятой в НПО “Молния”, показали, что наибольшую прочность имеют паяные соединения, выполненные припоем СТЕМЕТ^® 1201 (разрушающая нагрузка Р=52 кН, предел прочности =253 МПа). Разрушающая нагрузка и предел прочности паяных соединений, выполненных припоями СТЕМЕТ^® 1403 и ВПР-16 равна соответственно 45 кН и 219 МПа , 43 кН и 209 МПа. Для листовых конструкций испытания на стыковых и нахлесточных образцах (ГОСТ 23047-78), изготовленных из титановых сплавов с помощью припоя СТЕМЕТ^® 1201, дали следующие результаты: сплав ВТ1-0 – предел прочности =370-400 МПа, сопротивление не срез 310-340 МПа; сплав ОТ4-1 – предел прочности =400-480 МПа, сопротивление не срез 350-390 МПа.

В соответствии с результатами экспериментальной работы произведена сборка и пайка отрывных образцов размерами 15х60х60 мм³ типовой конструкции НПО “Молния” и образцов испытаний на сжатие сотоблоков размерами 15х100х60 мм³ с сотоблоками из материалов: обшивка ОТ4-1 толщиной 0,6 мм, заполнитель - ВТ1-0 толщиной 0,08 мм, ячейка шестигранная (грань 6 мм). Количество образцов - по 3 шт. каждого типоразмера 1). Визуальный осмотр паяных образцов при увеличении х10 показал, что на всех образцах получено качественное паяное соединение сот с обшивками с полным пропаиванием двойных граней сотоблоков. Результаты механических испытаний образцов на отрыв обшивок и сжатие заполнителя представлены в таблице.

Внешний вид образцов до и после испытаний на отрыв представлен на рис. 2а, б; после испытаний на осевое сжатие на рис. 3. Помимо механических испытаний, на макетах сотоблоков была показана возможность изготовления различных слоистых конструкций с помощью электронно-лучевой сварки из отдельных, спаянных аморфным припоем СТЕМЕТ^® 1201, панельных заготовок с пересечением мест, облуженных припоем (рис. 4). Никаких технических трудностей такой метод соединения заготовок из титановых сплавов не вызывает, однако, на наш взгляд, целесообразно было бы опробовать другие способы сварки, например, аргонно-дуговую.

1. Экспериментальные работы по определению дозировки припоев и режимов пайки показали, что аморфные припои СТЕМЕТ^® 1201 и 1403 обеспечивают получение соединений с качественным формированием паяных швов, в том числе и по двойной грани сотоблока с минимальной эрозией основного материала.

2. Из результатов механических испытаний образцов на отрыв обшивок следует, что прочностные характеристики паяных соединений, выполненных аморфными припоями СТЕМЕТ^® 1201 и 1403 удовлетворяют требованиям, предъявляемым к сотовым конструкциям и выше таковых для порошкового припоя ВПР-16 (предел прочности для СТЕМЕТ 1201 - 449 МПа, СТЕМЕТ 1403 - 351 МПа, ВПр16 – 341 МПа).

3. Аморфные ленточные припои СТЕМЕТ^® 1201 и 1403 могут быть рекомендованы для диффузионной пайки различных изделий из листовых титановых сплавов толщиной до 0,08 мм.

4. Применение припоя СТЕМЕТ^® 1403 с температурой плавления 680 ° С позволяет снизить температуру пайки и сохранить механические свойства паяемых конструкционных материалов.

1. K.R.Perun. Diffusion Welding and Brazing of Titanium 6Al-4V Process Development. Welding Research Supplement, Sept. 1967, pp. 385s-390s.
2. D.H.Freedman. Basic Properties of Thin-Film Diffusion-Brazed Joints in Ti-6Al-4V. Welding Research Supplement, Aug. 1971, pp. 344s-356s.
3. R.S.Wells. Microctructural Control of Thin-Film Diffusion-Brazed Titanium. Welding Research Supplement, Jan. 1976, pp. 20s-27s.
4. W.Lan. Laminated Brazing Filler Metals for Titanium Assemblies. Welding Journal, Oct. 1982, pp. 23-28.
5. Перевезенцев Е.Н. и др. Особенности пайки тонколистовых конструкций из титана. Сварочное производство. 1975. № 3. С. 38-39.
6. D.G.Howden and R.W.Monroe. Suitable Alloys for Brazing Titanium Heat Exchangers. Welding Journal, Jan. 1972, pp. 31-37.
7. A.Rabinkin. New Application for Rapidly Solidified Brazing Foils. Welding Journal, Oct. 1989, pp. 39-46.
8. T.Onzava, A.Suzumura and M.W.Ko. Brazing of Titanium Using Low-Melting-Point Ti-Based Filler Metals. Welding Research Supplement, Dec. 1990, pp. 462s-467s.
9. A.Rabinkin, H.Liberman, S.Pounds et al. Amorphous Ti-Zr-Base Metglas^® Brazing Filler Metals. Scripta Metallurgica et Materiala, 1991, v. 25, pp. 399-404.
10. Применение метода быстрого затвердевания расплава для изготовления припоев, используемых при пайке теплообменников. А.Е.Григорьев и др. Материалы семинара “Изготовление теплообменной аппаратуры” М. 1993. С. 75-76.
11. B.A.Kalin, V.T.Fedotov, O.N.Sevrjukov et al. Manufacturing and applications of amorphous filler metals for aerospace engineering. Abstracts of Third Russian-Chinese Symposium “Advanced Materials and Processes” (Kaluga, Russia, Oct. 9-12, 1995), 1995, p. 44.
12. Б.А.Калин, В.Т.Федотов, О.Н.Севрюков и др. Аморфные ленточные припои для высокотемпературной пайки. Опыт разработки технологии производства и применения. Сварочное производство, 1996, № 1, с. 15 -19.

На главную страницу. Назад.