Способ соединения титана со сталью

(51)5 В ИЗОБРЕТЕНИЯ ПИСА ЕЛЬСТВ АВТОРСКОМУ СВ ыи институт им. рин в,ССС 980,54) СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ТИТАНА ССТАЛ Ь Ю Изобретение относится к высокотемпературной реакционной пайке и может быть использовано для соединения титана со сталью.Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ соединения сваркой деталей из стали и титана, при котором между ними размещают прослойки медного сплава и ниобия. Ниобиевая прослойка устанавливается в контакте с титаном.Пакет нагревается в вакууме под давлением. Благодаря наличию меди достигается качество и коррозионная стойкость соединения, Медный сплав содержит 16- 17 % СО и 12 14% М.Недостатки способа: недостаточная прочность соединения, обусловленная наличием перехода Т 1 - МЬ. Значение гть такого псрехода заключается в пределах 220 - 272 МПа, значительная (до 30%) осадка свариваемого пакета.Цель изобретения - повышение кач ва за счет улучшения прочности саед и снижения степени деформации соединяемых деталей,ест инения ГОСУДАРСТЗЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(57) Использование: для соединения титана со сталью методом высокотемпературной реакционной пайки, Существо способа состоит в том, что при сборке пакета из нержавеющей стали и титановых сплавов используют промежуточную прослойку из никель-фосфористого припоя. Осуществляют нагрев пакета в вакууме под давлением. В результате чего в зоне пайки появляется жидкая фаза, твердеющая в результате диффузии никеля и фосфора в титан при постоянной температуре, 1 табл. Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе соединения, включающем сборку пакета деталей с промежуточной прослойкой, нагрев паке 1 а с приложением давления в вакууме, новым явлением является то, что в качестве промежуточной прослойки применяется никельфосфористый припой.Принципиальным отличием предлагаемого решения является то, что прослойка названного состава обеспечивает повышенную прочность в силу своих физико-механических свойств. Предлагаемый состав прослойки позволяет заменить процесс диффузионной сварки, имеющей место в прототипе, контактно-реактивной пайкой, которая не требует значительной деформации соединяемого пакета.Контактно-реактивная пайка происходит за счет образования тройной эвтектики титан-никель-фосфор на границе титановой детали с прослойкой припоя. При достижении температуры 880 - 900 С в зоне пайки появляется жидкая фаза, которая твердеет в результате диффузии никеля и фосфора в1761411 титановую деталь при постоянной температуре.Для осуществления предлагаемого способа необходимо выполнить следующие предварительные операции:обезжирить стыковые поверхности обеих деталей; нанести на стальную деталь никель-фосфористый припой химическим способом, либо, если припой порошкообразный, с помощью акриловой смолы в качестве связующего. Толщина слоя припоя должна составлять 10 - 30 мкм; собрать пакет установить в вакуумную печь и нагревать до температуры 880-900 С с приложением давления 1,0 - 1,5 МПа при разрежении в камере порядка 1 10 Па, Толщина прослойки припоя выбирается из условия заполнения впадин шероховатых поверхностей деталей. Время пайки составляет 15 - 20 мин, в этом промежутке температура поддерживается постоянной. Готовый пакет охлаждается вместе с печью. Собранный узел нагревали в вакууме до температуры пайки Т = 880-900 С, выдерживали поддавлением 1,2 МПа втечение 15 мин, затем охлаждали. Результаты испытаний (1 Па) по образцам Способ192 217 204 130 108 21 215 208 135 209 Редактор Техред М.Моргентал Корректор Н,Ревская Заказ 3216 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Примером использования предлагаемого способа является пайка биметаллических переходников из стали 12 Х 18 Н 10 Т и титанового сплава ОТ 4. Кольца из этих материалов обезжиривались ацетоном. Стыковая поверхность стального кольца смачивалась акриловей смолой, посыпалась ровным слоем припоя. Количество нанесенного припоя в этом случае зависит от размера зерен порошка и от концентрации связующего, Опытным путем добиваются получения на поверхности детали слоя припоя толщиной, равной размеру гранулы порошка и применять порошок требуемой дисперсности.В данном примере использовался припой с содержанием фосфора 9 - 10% дисперсностью до 20 мкм,Партия образцов из 10 штук испытывалась на прочность. Результаты даны в таблице, Для сравнения в той же таблицеприведены результаты испытаний на проч 5 ность 10 образцов, изготовленных по способу-прототипу, Приведенные значенияподтверждают повышенную прочность соединения предлагаемым способом.Соединение испытывалось на термо 10 стойкость при циклировании в диапазоне20 - 500 С и выдержало без дефектов 250циклов испытаний. Соединение по способупрототипу не более 100 циклов.Пластическая деформация пакета в про 15 цессе пайки составила 0,49 - 0,6 мм при высоте пакета 40 мм, т,е. находилась впределах 1-1,5 о .Достоинствами, определяющими положительный эффект от предлагаемого спосо 20 ба является высокая прочность итермостойкость получаемого соединения,несложная технология его осуществления.Способ дает возможность пайки титановыхсплавов с, ержавеющими сталями, нихро 25 мами, при э 1 м обеспечивает необходимуюдля работы в условиях теплосмен пластичность. Важне шее достоинство способа -отсутствие существенных деформаций соединяемых деталей, что позволяет исключить30 дальнейшую мехобработку узла,Формула изобретенияСпособ соединения титана со сталью,включающий сборку пакета составляющих сразмещенной между ними промежуточной35 прокладкой, его нагрев с приложением давления в вакууме, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения качества за счетувеличения прочности соединения составляющих при одновременном снижении40 энергоемкости за счет уменьшения уровняпластической деформации пакета, в качестве промежуточной прокладки используютникель-фосфористый припой, нагрев осуществляют до 880 - 900 С, прикладывают дав 45 ление 1,2 МПа и выдерживают в течение 15мин.