Най-добрите методи за спояване на титан и титанови сплави

Титанът и неговите сплави, които са съставени от елементи като желязо, алуминий, ванадий и молибден, имат отлични физични и механични свойства като висока якост, висока устойчивост на топлина и добра устойчивост на корозия. Те се използват широко във високотехнологични области като химическо инженерство, морско инженерство, транспорт, медицина, строителство, космическа и военна промишленост и са важни леки структурни материали. Сред тях космическото пространство е важна област на приложение надолу по веригата.
Титанът и неговите сплави са реактивни метали и се използват широко в космическата, нефтохимическата и ядрената промишленост. Основните проблеми при спояването на титан и неговите сплави са следните:
① Стабилният оксиден филм на повърхността. Титанът и неговите сплави имат силен афинитет към кислорода и лесно създават стабилен оксиден филм на повърхността, който възпрепятства намокрянето и разпространението на материала за спояване. Следователно, той трябва да бъде отстранен по време на запояване.
② Силно абсорбира газове. Титанът и неговите сплави имат склонност да абсорбират водород, кислород и азот по време на процеса на нагряване и колкото по-висока е температурата, толкова по-силна е абсорбцията, което води до рязко намаляване на пластичността и якостта на титана. Следователно запояването трябва да се извършва във вакуум или инертна атмосфера.
③ Лесни за образуване интерметални съединения. Титанът и неговите сплави могат да реагират с повечето материали за спояване, за да образуват крехки съединения, причинявайки крехкост на ставите. Следователно, материалът за спояване, използван за спояване на други материали, по принцип не е подходящ за спояване на реактивни метали.
④ Структурата и свойствата са склонни към промяна. Титанът и неговите сплави претърпяват фазова трансформация и нагрубяване на зърната по време на нагряване. Колкото по-висока е температурата, толкова по-сериозно е загрубяването, така че температурата за високотемпературно спояване не трябва да бъде твърде висока.
В обобщение, когато споявате титан и неговите сплави, трябва да се обърне внимание на температурата на нагряване при спояване. Обикновено температурата на спояване не трябва да надвишава 950-1000 градуса и колкото по-ниска е температурата на спояване, толкова по-малко е въздействието върху свойствата на основния материал. За закалени и темперирани сплави спояването може да се извърши и при условие, че не се превишава температурата на стареене.
За да се предотвратят окисляването и реакциите на абсорбция на кислород и водород в запоеното съединение, спояването с титан и титанови сплави се извършва във вакуум и инертна атмосфера и пламъчното спояване обикновено не се използва. При запояване във вакуум или хлор могат да се използват високочестотно нагряване, нагряване в пещ и други методи, които имат бърза скорост на нагряване и кратко време на задържане, което води до по-тънък слой от съединения в зоната на интерфейса и по-добра работа на съединението. Следователно температурата на спояване и времето на задържане трябва да се контролират, за да накарат спояващия материал да потече в междината.
Причината, поради която спояването на титан и неговите сплави се извършва най-добре във вакуум и аргон е, че въпреки че титанът има голям афинитет към кислорода, той може да получи гладка повърхност във вакуум от 13,3 Pa поради разтварянето на оксидния филм на повърхността.
При спояване в аргонова атмосфера и температурният диапазон на спояване е 760-927 градуса, е необходим аргон с висока чистота, за да се предотврати обезцветяването на титана. Обикновено се използва течен аргон в контейнерите за съхранение на хладилен агент, тъй като има висока чистота.
При запояване на титан и титанови сплави често се образуват крехки интерметални съединения на повърхността или в междината за спояване, като по този начин намаляват производителността на запоеното съединение. Дифузионното свързване може да се използва за подобряване на работата на запоеното съединение. По време на запояване медно фолио, никелово или сребърно фолио с дебелина 50 μm се поставя между титановите сплави, които съответно образуват Cu-Ti, Ni-Ti и Ag-Ti евтектика, като разчитат на контактната реакция между титан и тези метали. След това тези крехки интерметални съединения се дифузират. Дифузионно залепеното съединение има сравнително добра производителност при определена температура и време.
В допълнение, + -фазовите титанови сплави могат да се използват в закалени, обработени с разтвор или състарени състояния. Ако е необходимо отгряване след запояване, налични са три схеми: запояване при или под температурата на отгряване след отгряване; запояване при температура над температурата на отгряване и приемане на сегментиран процес на охлаждане в цикъла на запояване за получаване на структура за отгряване; и запояване при температура над температурата на отгряване и след това отгряване.