Припой для диффузионной пайки жаропрочных никелевых сплавов

(21) 48999 (22) 08.01 (46) 07,11 (71) Цент ский инс И,П,Бард (72) Б,М,К Е, В.Худяк (56) Автор М 109949%41 научнорной ме 92. Бюральнтитутинаулешоова, Аское с5, кл,следовательаллургии им,Ь О ется повышеи и механичеЪний.вааЪ лью изобретения яв ррозионной стойкос ойств паяных соедин ие ких пой,используки жаропрочсодержащий й, молибден, ополнительно ем соотношеД емый ных никел вольф содер нии к ля достижени для диффуэ никелевых ь, хром, бо рам, ниобий жит галлий и омпонентов,я цели при онной пай сплавов, алюмини кобальт, д и следующмас,%: ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВИ в, Р.С.Курачко, П,С.АнучинН,Минчев и В,И.Кейлинвидетельство СССРВ 23 К 35/32, 1982,Изобретение относится к области пайки, в частности к составу припоя для пайки узлов из жаропрочных никелевых сплавов,Известен припой, содержащий никель, хром, бор, алюминий, молибден, вольфрам, ниобий, кобальт, железо, углерод в следующем соотношении, мас,0 ф;Хром 7,5-9,5 Бор 2,3-3,2 Алюминий 1,5-3,5Молибден 1,3 - 2,5 Вольфрам 8,5 - 11,5 Ниобий 0,8-2,5 Кобальт 8,0 - 11,0 Железо 0,4-1,7 Углерод 0,15 - 0,35 Никель Остальное Температура пайки припоя 1180 С, что превышает температуру закалки жаропрочных сплавов типа ВЖЛ 14, Комплексное легирование припоя выполнено для повышения прочности паяных соединений и предотвращения раствооения припоем(54) ПРИПОЙ ДЛЯ ДИФФУЗИОННОЙ ПАЙ КИ ЖАРОПРОЧНЫХ НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ(57) Использование: пайка узлов из жаропрочных никелевых сплавов. Сущность изобретения: припой содержит следующие компоненты, мас,: хром 7,5-9,5; бор 2,3- 3,2; алюминий 1,5 - 3,5; молибден 1,3 - 2,5, вольфрам 8,5 - 11,5; ниобий 0,9-2,5; кобальт 8-11; галлий 0,02-1,0; никель остальное.3 табл,основного материала, Повышение механических свойств при использовании припоя данного состава достигается его высокой эрозионной активностью за счет перемешивания припоя с основным металлом, что не всегда может быть реализовано, особенно при пайке малых толщин. Данный припой применяется для пайки сплавов, работающих при высоких температурах, Поэтому повышенные требования предъявляются к прочностным свойствам паяных соединений,Це ляХром 7,5-9,5 Бор 2,3-3,2 Алюминий 1,5 - 3,5 Молибден 1,3-2,5 Вольфрам 8,5-11,5 Ниобий 0,8-2,5 Кобальт 8,0 - 11,0 Галлий 0,02 - 1,0 Никель Остальное При легировании припоя галлием в пределах 0,02-1,0 мас. происходит. выделение галлия по границам зерен паяного соединения, что приводит к снижению межзеренной коррозии,При введении галлия более 1 мас, наблюдается взаимодействие галлия с компонентами сплава с образованием интерметаллидов типа ЙЬзба и др., что приводит к ухудшению прочностных характеристик паяного соединения,При введении галлия менее 0,02 мас. равномерного выделения галлия по границам зерен не наблюдается, а следовательно, не происходит снижение корроэионной активности,Таким образом, оптимальным содержанием галлия в данном припое является интервал 0,02 - 1,0 мас, .Введение галлия в состав припоя в виде аморфной ленты для повышения коррозионной стойкости и улучшения механических свойств пэяных соединений является новым, неизвестным ранее. Поэтому изобретение соответствует критерию "новизна",Присутствие в прототипе железа и углерода необходимо для улучшения растекаемости и капиллярности порошкового припоя при нагреве, В изобретении припой представлен в виде аморфной ленты, которая при одном и том же составе с порошковым припоем обладает отличными от него более высокими технологическими характеристиками (структурная однородность, однородность по составу, эаполняемость шва и т.д.). Поэтому для припоя в виде аморфной ленты требуются менее жесткие условия по капиллярности и растекаемости, Железо и углерод являются эррозионно активными элементами, ухудшающими прочностные свойства паяного соединения. Поэтому для получения высоких прочностных свойств паяных соединений в данном припое необходимо (по сравнению с прототипом) снизить содержание железа и углерода, допустив их наличие в виде сопутствующеЯ примеси, обьективно существующей при выплавке по существующей технологии без дополнительной очистки,Хром необходим для повышения жаростойкости соединений, улучшения способности к упрочнению при диффузионноЯ пайке и получения требуемого интервала плавления припоя. Уменьшение содержанияхрома менее 7,5 приводит к увеличению5 интервала плавления, ухудшению жаростойкости соединений. Повышение содержания хрома более 9,5 приводит кснижению значений прочности соединений,ухудшению способности к упрочнению при10 диффузионной пайке.Для получения данного припоя в видеаморфной ленты необходимо наличие бора. не ниже 2,3, увеличение содержания боравыше 3,2 ф приводит к снижению эрозион 15 ной стойкости при пайке,Алюминий и ниобий вводвся в композицию для повышения прочностных характеристик паянного соединения эа счетмеханизма дисперсионного твердения. Од 20 нако их присутствие в припое (алюминияболее 3,5 и ниобия более 2,5) существенно затрудняет формирование аморфнойленты в процессе быстрой закалки,Молибден введендля повышения проч 25 ности соединений и уменьшения межэеренного проникновения припоя в основнойматериал. Уменьшение содержания молибдена менее 1,3 приводит к повышениюмежэеренного проникновения припоя в ос 30 новной материал, а увеличение его содержания более 2,5 ф ведет к ухудшениюрастекаемости и снижению значений прочности соединений.Вольфрам необходим для повышения35 прочности соединений, Уменьшение содержания вольфрама менее 8,5 приводит куменьшению жаропрочности соединений ик растворению припоем основного материала, а увеличение содержания вольфрама40 более 11,5 приводит к ухудшению способности припоя повышать значение прочности соединений при увеличениипродолжительности пайки и увеличению интервала плавления.45 Кобальт необходим для повышенияпрочности соединениЯ и улучшения растекаемости. Уменьшение содержания кобальта менее 11 в данном припое вызываетснижение значения прочности соединений,50 ухудшению растекаемости припоя. Увеличение содержания кобальта более 11 вызывает растворение припоем основногоматериала, уменьшает температуру плавления и ухудшает способность припоя упроч 55 нять соединения при дифФузионной пайке.Анализ научно-технической и патентной литературы, проведенныЯ по данной заявке на изобретение, не выявил признаков,отличающих данное техническое решениеот известного и используемых с той ж1773649 Таблица 1 Таблица 2 Механические свойства паяных соединений на сплаве ВЖЛ 14, выполненных данным припоем.целью, т.е. предложенное техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".П р и м е р. Припои, представленные втабл, 1, были получены в виде аморфной 5ленты шириной 10 мм, толщиной 20 - 22 мкмв процессе быстрой закалки расплава намедном водоохлаждаемом диске по режиму:скорость вращения диска 23 - 26 м/с; величина избыточного давления 0,1 мм рт ст. 10Механические свойства паяных соединений представлены в табл. 2,Коррозионная стойкость паяных соединений представлена в табл, 3,Проведенные исследования показали, 15что введение галлия в предлагаемый припой в количестве 0,02-1,0 мас, позволяетулучшить предел прочности на разрыв икоррозионную стойкость паяного соединения. 20Применение данного припоя при высокотемпературной пайке конструкций из жаропрочных сталей и сплавов повышает работоспособность и эксплуатационнуюнадежность паяных соединений,Применение этого припоя в виде аморфной ленты снижает его расход в 2-2,5 раза,Формула изобретенияПрипой для диффузионной пайки жаропрочных никелевых сплавов, содержащий никель, хром, бор,. алюминий,молибден, вольфрам, ниоЬий, кобальт, о тлича ющи йся тем, что, сцелью повышения коррозионной стойкости и механических свойств паяных соединений, ондополнительно содержит галлий при следующем соотношении компогентов, мас. ;хром - 7,5-9,5;бор - 2,3-3,2;алюминий - 1,5 - 3,5;молибден - 1,3-2,5вольфрам - 8,5 - 11.5;ниобий - 0,8-2,5;кобальт - 8,0 - 11,0;галл ийв 0,02 - 1,0;никель - остальноеСоставитель Б,КулешовТехред М,Моргентал Корректор Л.Лукач Редактор М.Кузнецова Г 1 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород. ул Гагарина, 101 Заказ 3893 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5