Вплив розміру паяльного зазору на структуру та міцність з’єднань ковару із неіржавійною крицею

С. В. Максимова, П. В. Ковальчук, В. В. Воронов

Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України, вул. Казимира Малевича, 11, 03150 Київ, Україна

Отримано: 20.05.2024; остаточний варіант - 01.02.2025. Завантажити: PDF

Наведено результати комплексних досліджень впливу паяльного зазору (100, 50, 20 μm) за використання припою Cu−Mn−4,5Co−2,5Fe на структуру та механічні властивості паяних різнорідних з’єднань ковар−корозійнотривка криця за вакуумного високотемпературного лютування. Мікрорентґеноспектральною аналізою встановлено, що за застосування припою Cu−Mn−Co−2,5Fe у паяних швах формується двофазна структура, яку утворено первинною фазою — твердим розчином на основі системи Cu−Mn (α-Cu), який заповнює основну зону паяного шву (із зазором у 100, 50 мкм), і незначною кількістю окремих дискретних зерен γ-фази (FeхMnyCoz)Me. Встановлено, що під час процесу лютування перебігають взаємні дифузійні процеси на міжфазній межі між рідким припоєм і твердим основним металом. Припій насичується складовими компонентами основного металу: Хромом, Кобальтом і Ніклем, що впливає на хемічний склад металу паяного шва, відповідно, на механічні властивості паяних з’єднань. За результатами мікрорентґеноспектральної аналізи визначено, що зменшення зазору зі 100 до 20 μm приводить до збільшення кількости γ-фази (FeхMnyCoz)Me у шві з 13,20 до 90,90% і одночасного зменшення кількости α-Cu фази з 86,83 до 9,10%. Такі структурні особливості паяних різнорідних з’єднань позитивно впливають на їхні механічні властивості та сприяють збільшенню міцности на зріз напускних з'єднань ковар−корозійнотривка криця. За величини зазору у 20 мкм руйнування зразків відбувалося по основному металу — корозійнотривкій криці (600 МПа).

Ключові слова: припій Купрум−Манґан−Кобальт−Ферум, паяльний зазор, структура, міцність, високотемпературне вакуумне лютування, твердий розчин.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v47/i03/0271.html

PACS: 06.60.Vz, 61.66.Dk, 61.72.Ff, 66.10.cg, 81.20.Vj, 81.70.Jb, 83.50.Uv


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. G. J. Qiao, H. J. Wang, J. Q. Gao, and Z. H. Jin, Mater. Sci. Forum, 486−487: 481 (2005).
  2. Y. J. Fang, X. S. Jiang, D. F. Mo, T. F Song, Z. Y. Shao, D. G. Zhu, M. H. Zhu, and Z. P. Luo, Adv. Mater. Sci. Eng., 2018: 1 (2018).
  3. G. Xia, C. Chen, J. Jia, W. Huang, H. Liu, and Y. Long, Weld. World, 68: 1427 (2024).
  4. B. Ahn, Metals., 11, No. 7: 1037 (2021).
  5. C. Xin, Y. Jiazhen, N. Li, W. Liu, J. Du, Y. Cao, and H. Shi, Ceram. Int., 42, No.11: 12586 (2016).
  6. L. F. Rudenko and T. P. Govorun, Alloy Steels and Alloys (Sumy: Sumy State University: 2012) (in Ukrainian).
  7. S. H. Baghjari, M. Gholambargani, and S. A. A. Akbari Mousavi, Lasers Manuf. Mater. Process., 6: 14 (2019).
  8. M. M. A. Fadhali, S. J. Zainal, Y. Munajat, A. Jalil, and R. Rahman, AIP Conf. Proc., 1217: 147 (2010).
  9. Yu. V. Kaletina, E. D. Efimova, and M. K. Romanov, Materials Science and Heat Treatment of Metals, 6: 26 (2014) (in Russian).
  10. J. Feng, M. Herrmann, A.-M. Reinecke, and A. Hurtado, J. Exp. Theor. Anal., 2, No. 1: 1 (2024).
  11. T. Song, X. Jiang, Z. Shao, D. Mo, D. Zhu and M. Zhu, Metals, 6, No. 11: 263 (2016).
  12. T. A. Mai and A. C. Spowage, Mater. Sci. Eng. A, 374, Nos. 1−2: 224 (2004).
  13. G. V. Ermolaev, V. V. Kvasnitsky, V. F. Kvasnitsky, S. V. Maksymova, V. F. Khorunov, and V. V. Chigarov, Payannya Metaliv [Brazing Materials] (Mykolaiv: NUK: 2015) (in Ukrainian).
  14. V. M. Radziievskyi, A. F. Budnyk, and V. B. Yuskaiev, Metallurgy of High-Temperature Technology of Non-Separable Joints (Sumy: Sumy State University: 2011) (in Ukrainian).
  15. E. Hedin, Proc. of the 7th Int. Brazing and Soldering Conf. (IBSC) (Apr. 15–18, 2018, New Orleans, USA), p. 155–160.
  16. S. V. Maksymova, V. F. Khorunov, and V. V. Voronov, The Paton Welding J., 3: 28 (2013).
  17. S. V. Maksymova, P. V. Kovalchuk, V. V. Voronov, and I. I. Datsiuk, The Paton Welding J., 8: 13 (2023).
  18. M. M. Shyshkov, Marochnyk Staley i Splaviv: Dovidnyk [Brand of Steels and Alloys: Directory] (Donetsk: 2000) (in Ukrainian).
  19. https://metallicheckiy-portal.ru/marki_metallov/stk/12X18H10T
  20. https://www.hightempmetals.com/techdata/hitempKovardata.php#4
  21. A. M. Zakharov, Diagrammy Sostoyaniya Dvoinykh i Troinykh Sistem [State Diagrams of Binary and Ternary Systems] (Moskva: Metallurgiya: 1990) (in Russian).
  22. S. V. Maksymova, Current Topics and Emerging Issues in Materials Sciences, 2: 14 (2023).
  23. T. B. Massalski, Binary Alloy Phase Diagrams (Materials Park, Ohio: ASM International: 1990). In CD.