Способ соединения тугоплавкойметаллической детали c керами- ческой

Способ соединения тугоплавкойметаллической детали c керами- ческой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (n>833875

К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 241079 (21) 2836401/29-33 с присоединением заявки Йо (5Цм. Кп.з

С 04 В 37/02

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (53) УДК 666 ° 3. .037.5 (088.8) Опубликовано 300581.бюллетень Н9 20

Дата опубликования описания 300581

В.P.Aêoïîâ, Б.Н.Веретенников, В.Д.Кострицкая, Г

Ю.A.Ñàìî÷åðíîâ и Ю.П.Солодов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ТУГОПЛАВКОЙ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ

ДЕТАЛИ С КЕРАМИЧЕСКОЙ

Изобретение относится к соединению деталей и может быть использовано при изготовлении высокотемпературных узлов электронной, атомной и электротехники, в частности нагревательных элементов электропечей сопротивления.

Известен способ соединения металлической и карбидной детали, включающий сборку деталей, нагрев карбидной детали и оплавление кромки металлической детали электронным лучом. В известном способе металлическая деталь выполнена из нержавеющей стали (1).

Недостатком известного .способа является низкая рабочая температура полученного соединения.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ соединения металлической детали с керамической, включающий металлизацию последней, сборку с использованием присадки и сварку электронным лучом. По известному способу соединяемые части деталей покры аю ся пастой на основе металлического порошка, затем стыкуются и нагреваются в вакууме с помощью электронного луча до плавления металлического порошка.. В качестве основы пасты используются медь, платина, гидрид титана (2).

Недостатком известного способа является низкая рабочая температура соединения.

Цель изобретения — повышение термостойкости и.надежности контакта при длительной эксплуатации изделия при температуре выше 2000оС.

Поставленная цель достигается тем, что в способе соединения тугоплавкой металлической детали с .керамической, включающем металлизацию последней, сборку с использованием присадки и сварку электронным лучом, металлизируют путем локального электроннолучевого нагрева поверхность карбида тугоплавкого металла, полученного методом карботермического восстановления.

Причем металлическая деталь выполнена из тантала или ниобия.

Кроме того, присадку из материала тугоплавкой металлической детали размещают в посадочном месте концевого участка металлической детали.

Карбидные изделия, полученные методом восстановления окислов карбидообразующего металла на графитовой заготовке изделия, отличаются по сравнению е карбидными изделиями, полученными методами порошковой метал833875 лургии, значительной термостойкостью,. они выдерживают большие температурные перепады, возникающие, например, под воздействием электронного луча.

Под действием интенсивного нагрева электронным лучом происходит потеря углерода карбидом вплоть до появления (металлической фазы. Таким образом, под действием электронного луча образуется металлизированная область, которая затем может быть сварена

1О с металлической деталью.

При осуществлении операций, необходимых для осуществления предлагаемого способа, последовательно производится металлизация электронным лучом карбидной детали в области контакта с металлической деталью, стыковка деталей с фиксацией места контакта, вблизи области контакта помещается присадка, преимущественно из материала металлической детали, затем 20 осуществляется сварка области контакта электронным лучом. .На чертеже изображены типы резистивных электронагревателей, изготовленных предложенным способом: а— трубчатый нагреватель для печи сопротивления, б и r — спиральный, в кольцевой электроподогреватели для термокатодов.

Нагреватели изготовлены из карбида ниобия 1 (а) и карбида тантала 1 (б, в и r) методом прямого восстановления жидких окислов на графитовых заготовках и соединены с металлическими токовводами, выполненными, например, из ниобия и тантала, сварным швом. На металлических деталях предусмотрены посадочные места для карбидных нагревателей.

Пример 1.. Подогреватель 1 40 (б) в виде конической спирали из полукарбида тантала изготавливают карботермическим восстановлением.

Токоввод 2, изготовленный из пруткового тантала, вставляется в соответствующее отверстие подогревателя, при эт м на токовводе преду мотрен .. выступ (нрйсадка), служащий для оплавления при сварке. Сборка подогревателя токоввода помещается в вакуумную камеру электроннолучевой установки ЭЛУ-9Б. Сначала металлизируется область подогревателя, прилегающая к месту стыка. Металлизация производится расфокусированным электронным лучом, при этом луч переме-, щается по окружности вокруг токоввода до появления характерного металлического блеска, затем луч фокусируется и производится оплавление выступающей внутрь подогревателя части токоввода и его сварка с металлизированной частью подогревателя с образованием шва 3.

Н р и м е р 2. Нагреватель в виде цилиндрической трубы 1 (а), диамет- Я ром 60 мм изготавливается из карбида ниобия, полученного карботермическим восстановлением. Его помещают в камеру электроннолучевой установки, где производится металлизация торцовых участков трубы расфокусированным электронным лучом до появления характерного металлического блеска, при этом нагреватель вращается вокруг своей оси, а пучок направлен перпендикулярно оси. Затем нагреватель с металлизированными торцами извлекается из камеры, и на торцы надеваются токовводы 2, изготовленные путем давления из листового ниобия. В область стыка карбидной и металлической детали устанавливается кольцо из ниобиевой проволоки, служащее присадкой при сварке. Ее фиксация производится при помощи точечной сварки с токовводом. Затем сборка помещается в

ЗЛУ и подвергается сварке, при этом осуществляется сканирование луча по кольцевому стыку 3 деталей.

Испытания изготовленных электронагревателей показывают высокую надежность. Так, электронагреватель типа (б) работает без ухудшения контакта 1000 ч при температуре нагревателя 2000 С и плотности тока в области сварного шва 10 А/мм . Соединение типа (а) эксплуатируется в печи сопротивления в течение двух лет при 1000-1500ОС.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет значительно повысить термостойкость и надежность узлов и конструкций на основе карбидов тугоплавких металлов при работе в условиях высоких температур.

Формула изобретения .1. Способ соединения тугоплавкой металлической детали с керамической, включающий металлизацию последней, сборку с использованием присадки и сварку электронным лучом, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения термостойкости и надежности контакта при длительной эксплуатации иэделия при температуре выше 2000 С, металлизируют путем локального электроннолучевого нагрева поверхность карбида тугоплавкого металла, полученного методом карботермического восстановления.

2. Способ по п.1,.о т л.и ч а ю— шийся тем, что металлическая деталь выполнена иэ тантала или ниобия.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что присадку из материала тугоплавкой металлической детали размещают в посадочном

833875

Составитель Б. Веретенников

Техред T. Маточка Корректор

Редактор М. Ткач

Г. Назарова

41 N& ММ» Ю

Заказ 3927/35 Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 месте концевого участка металлической детали.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Материалы для канала МНД-генераторов. M. "Наука", 1969, с.193199.

2. Патент ФРГ 9 2543140 кл. С 04 В 37/02, опублик. 1977.