Вплив параметрів дифузійного зварювання на структуру з’єднань з порошкового стопу ніхрому

Ю. В. Фальченко$^{1}$, Л. В. Петрушинець$^{1}$, Т. В. Мельніченко$^{1}$, О. О. Новомлинець$^{2}$, В. Є. Федорчук$^{1}$

$^{1}$Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України, вул. Казимира Малевича, 11, 03150 Київ, Україна
$^{2}$Національний університет «Чернігівська політехніка», вул. Шевченка, 95, 14035 Чернігів, Україна

Отримано: 03.05.2022; остаточний варіант - 28.06.2022. Завантажити: PDF

Представлено дослідження по дифузійному зварюванню в вакуумі порошкового стопу ніхрому Ni–20Cr–(3–4)Fe–(0,40–0,6)Al–(0,25–0,35)Ti–0,5Y (% ваг.). Показано, що безпосереднє зварювання стопу ніхрому в інтервалі температур 800–1100°C в умовах вакууму 1,33$\cdot10^{-3}$ Пa не забезпечує одержання якісних з’єднань. Встановлено, що в процесі нагрівання стопу ніхрому відбувається окиснення його контактних поверхонь, що ускладнює одержання зварного з’єднання. Досліджено можливість захисту поверхонь стопу від окиснення за рахунок покриття із ніклю. Нанесення методою електронно-променевого випаровування та конденсації в вакуумі прошарку з ніклю у вигляді покриття товщиною 5–7 мкм дає змогу уникнути окиснення контактних поверхонь. Досліджено вплив термічного оброблення у вакуумі на хемічний склад покриття. Показано, що відпал зразків з покриттям при $T$ = 1100°C протягом $t$ = 10 хв. в умовах вакууму 1,33$\cdot10^{-3}$ Пa сприяє посиленню дифузійних процесів між основним металом та напиленим шаром та забезпечує вирівнювання хемічного складу в зоні контакту покриття і стопу. Показано, що мікроструктура зразків одержаних на режимі: $T$ = 1200°C, $P$ = 40 МПа, $t$ = 20 хв. характеризується відсутністю дефектів у зоні з’єднання. Розподіл хемічних елементів в стику є монотонним. Дифузія елементів з ніхромового стопу в ніклеве покриття забезпечує утворення дифузійної зони, близької за своїм хемічним складом до складу стопу ніхрому. Досліджено мікромеханічні властивості зварних з’єднань. Показано, що застосування проміжного прошарку у вигляді покриття з ніклю при дифузійному зварюванні в вакуумі порошкового стопу ніхрому забезпечує одержання з’єднань з мікротвердістю на рівні вихідного матеріялу після відпалу.

Ключові слова: порошковий стоп, ніхром, дифузійне зварювання, проміжне покриття, окиснення, мікроструктура.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v44/i08/1013.html

PACS: 62.20.fq, 66.30.Lw, 68.35.Fx, 68.37.-d, 81.20.Vj, 81.70.-q


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. Superalloys II: High-Temperature Materials for Aerospace and Industrial Power (Eds. N. S. Stoloff, C. T. Sims, and W. K. Hagel) (Wiley-Interscience: 1987).
  2. M. B. Henderson, D. Arrell, and R. Larsson, Sci. Technol. Weld. Join., 9, Iss. 1: 13 (2004). Crossref
  3. H. V. Atkinson, Oxid. Met., 24: 177 (1985). Crossref
  4. Z. R. Li, B. Liu, X. L. Zhang, and J. C. Feng, Adv. Mater. Res., 314–316: 1180 (2011). Crossref
  5. H. Esmaeili, S. E. Mirshalehi, and A. Farzadi, Metall. Mater. Trans., 48: 3259 (2007). Crossref
  6. I. Sah, D. Kim, and H. J. Lee, Mater. Design, 47: 581 (2013). Crossref
  7. A. I. Ustinov, Iu. V. Falchenko, T. V. Melnychenko, L. V. Petrushynets, K. V. Liapina, and A. E. Shishkin, J. Mater. Process. Technol., 247: 268 (2017). Crossref
  8. D. S. Duvall, W. A. Owczarski, and D. F. Paulonis, Weld. J., 51: 41 (1972).
  9. V. F. Gorban, G. K. Kharchenko, Yu. V. Falchenko, and L. V. Petrushynets, Paton Weld. J., No. 12: 7 (2009).
  10. Jiangtao Xiong, Lin Yuan, Yuan Zhu, Hao Zhang, and Jinglong Li, Mater. Sci., 54: 6552 (2019). Crossref