Способ высокотемпературного диффузионного соединения материалов

Способ высокотемпературного диффузионного соединения материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1 1

Союз Советских

Социалистических

Ресттублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 26.01,81 (2) ) 3241859/25-27 с ярисоединением заявки М— . (23) Ориоритет—

В 28 К 1/ОО

В 23 К 28/00

Гевударетееай кемвтет

CCCP

Онубликовано07.02.83. Бюллетень М 5 ае левам изевретеккй и вткрытий (53) УД К 621.791. .3(088.8) Дата опубликования описания 07.02.83 (72) Авторы изобретения

М. И. Чаевский и А. Г. Соколов

Краснодарский политехнический институт.. (7l ) Заявитель (54) СПОСОБ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ДИФФУЗИОННОГО

СОЕДИНЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к области соединения различных материалов, в частности к способу высокотемпературного диф-" фузионного соединения материалов.

Известен способ соединения материалов, основанный на возможности гальва- 5 ническогоосаждения из растворе какого-, либо металла, за счет которого происходит с6единение деталей Г1 )

Недостатками этого способа явпяктгся слабая адгезия при гальваническом 10

- осаждении, пористость шва, наводороживание в процессе гальванизации, что сильно сказывается на механической прочности и коррозионной стойкости.

Известен способ высокотемпературного диффузионного соединения материалов путем погружения в ванну с расплавом, содержашем легкоттлавкую основу с ржтворенным в ней тугоплавким элеменомЕ2).

Однако при использовании известного способа не удается получить высокопрочного соединения, равнопрочного соединяемому материалу.

Белью изобретения является повьппение прочности соединения.

Бель достигается тем, что s способе высокотемпературного )тиффузионного сое- динения материалов путем погружения в ванну с расплавом, содержашим легк плавкую основу с растворенным в ней тугоплавким элементом, в качестве легкоплавкой основы ттасплава берут металл, инертнътй по отношению к соединяемым материалам и обеспечивающий перенос тугоплавкого элемента, взаимодействуюшего с соединяемыми материалами, в зону соединения.

Процесс соединения осушествляется следующим образом.

Соединяемые поверхности деталей предварительно обрабатывают для их лучшей подгонки (наличие больших зазоров снижает качество соединения), обеэжиривают, помещают в легкоплавюий расплав, содержащий тугоплавкий элемент, и подвергают нагреву в среде инертного газа (для предотврашения окисления расплава) 3 bb4i li 4 с последующей выдержкой. В результате нагрева происходит перенос тугоплавкого. элемента, растворенного в легкоплавком расплаве, к соединяемым поверхностям, адсорбция и рост иа них диффузионного слоя, что в конечном итоге ведет к затягиванию зазора между соединяемыми поверхностями с вь1теснением легкоплавкой основы; и образованию шва.

При этом происходит также образование IO диффузионного покрытия на всей конструкции.

Тугоплавкий элемент выбирается в зависимости от назначения конструкции и эксплуатационных требований, предыв t$ ляемых K ней, а расплав — из условия обеспечения наибольшей скорости диффузии и сгжутствия взаимодействия с сое- диняемыми материалами.

Пример 1. Производилвсь соеди- 2О кение плоских образцов из листовой стали 10 за счет диффузии никеля. Стандарт ные плоские образцы для испытаний на разрыв разрезались пополам, плоскости разреза на одних образцах шлифовались, 25. а на других обрабатывались таким образом, что между соединяемыми плоскостями образовывался зазор в 40 мкм.

Затем обработанные части образцов,. обезжиривали по местам разреза, образуя зо заново образец, и помешали в ванну с расплавом 97% свинца и 3% никеля, s котором образцы подвергали нагреву до

1100 С, выдержке в течение 10 ч и охлаждению вне расплава с последующей нормализацией.

Испытания показали, что прочность соединения, полученного таким способом, при IIIIIHôîÂàIIHI Ix поверхностях достигает прочности основного металла, а в сое- 46 динениях с зазором - 98. % от прочности основного материала.

Пример 2. Производилось соединение прутков диаметром 10 мм со шлифованными торцами из стапи 45 и нер- 4 жавеющей стали 12Х1881ОТ между собой за счет диффузии хрома из расплава свинца.

Режим температурной обработки:

1100 С, выдержка 15 ч. Расплав 97% свинца, 3% хрома.

В результате получилось соединение, превосходящее по прочности сталь 45, и на поверхности детали равномерное покрытие толщиной 80 мкм.

Ужгород, ул. Проектная, 4

ВНИИПИ. Заказ 712/7

Филиал ППП "Патент", r.

Пример 3. Производилвсь соединение магнитной части электромагнитного клапана специального назначения, которая представляет собой молибденовую вставку, соединяемую с фланцем и корпусом, изготовленными иэ стали

12Х18Н10Т.

Соединение осуществлялось B расплаве

97% свинца и 3% никеля при 1100 С в течение 10 ч.

В результате получилось прочное герметичное соединение вставки с фланцем и корпусом, одновременно на поверхностях соединяемых детелей образовалось антикоррозионное никелевое покрытие.

Использование данного способа обеснечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: создается возможность соединения деталей сложной конфигурации; отпадает необходимость последующей обработки детели н шва; в шве отсутствуют поры и раковины; соединение, получаемое данным способом, является вакуумноплотным; исключается необходимость создания дав пения поджатия между деталями; возможно получение соединений, превосходящих по прочности основной материал.

Все эти преимушества дают воэможность получить значительный экономический эффект от внедрения этого способа по сравнению с прототипом.

Ф ормул а изо бреге ния

Способ высокотемпературного диффузионного .соединения материалов путем погружения в ванну с расплавом, содержащим легкоплавкую основу с растВоренным в ней тугоплавким элементом, о т— л и ч а ю шийся тем; что, с целью повышения прочности соединения, в качестве легкоплавкой основы расплава берут металл, инертный но отношению к соединяемым материалам и обеспечивающий перенос тугоппавкого элемента, взаимо действующего с соединяемыми материалами, в зону соединения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидегепьс гво

¹284584, кл. В 23 К 28/00

1 5.08.59.

2. Петрунин И. Е. Физико-химические процессы при пайке. М., "Высшая школа", 1972, с. 204-212 (прототип);

Тираж 1 104 Подписное