Вакуумная контейнерная пайка титановых и титано-алюминиевых конструкций припоями на основе алюминия

• Автор: Шашкин, Олег Валентинович
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Тольятти
• Количество страниц: 164 с. : ил.

АННОТАЦИЯ

1. ПАЯЕМОСТЬ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ТИТАНА И АЛЮМИНИЯ

1.1. Паяемость титана и его сплавов

1.1.1. Физико-химические свойства титана и его сплавов

1.1.2. Особенности пайки титана

1.1.3. Припои для пайки титана и его сплавов

1.1.4. Способы пайки титана и его сплавов

1.2. Паяемость алюминия и его сплавов

1.2.1. Физико-химические свойства алюминия и его сплавов

1.2.2. Особенности пайки алюминия и его сплавов

1.2.3. Припои для пайки алюминия и его сплавов

1.2.4. Способы пайки алюминия и его сплавов
1.3. Применение и особенности пайки комбинированных титаноалюминиевых конструкций
2. АКТИВИРОВАНИЕ И ПОВЕРХНОСТНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
2.1. Активирование поверхности титана при нагреве в вакууме
2.1.1. Г азонасыщение титана и условия его безокислительного нагрева
2.1.2. Влияние паровой фазы металлов на процессы активирования
2.2. Особенности совместного активирования поверхности титана и алюминия при вакуумной пайке
2.2.1. Влияние комплексного введения паров металлов-активаторов
на смачивание титана
2.2.2. Условия совместного смачивания алюминия и титана алюминиевыми припоями
3. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ПАЯНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
3.1. Интерметаллидные прослойки, условия их образования и роста
3.1.1. Образование химических соединений в системе Ті-АІ-Бі
3.1.2. Влияние легирующих элементов на формирование интерметаллидных прослоек
3.2. Механические свойства паяных соединений
3.2.1. Механические свойства паяных соединений из титановых сплавов
3.2.2. Механические свойства паяных комбинированных соединений в сочетании «титан-алюминий»
3.3. Особенности структуры и свойств соединений паяных композиционным припоем
3.3.1. Пайка алюминиевых сплавов композиционным припоем
3.3.2. Выбор оптимального соотношения количества наполнителя и легкоплавкой составляющей композиционного припоя
3.3.3. Исследование влияния грануляции наполнителя композиционного припоя на прочность и микроструктуру паяных соединений
4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ТИПОВЫХ ОПЕРАЦИЙ КОНТЕЙНЕРНОЙ ПАЙКИ ТИТАНОВЫХ
И ТИТАНО-АЛЮМИНИЕВЫХ КОНСТРУКЦИЙ
4.1. Технологические рекомендации по пайке изделий из титана алюминиевыми припоями
4.1.1. Подготовка поверхности паяемых деталей к пайке
4.1.2. Сборка и укладка припоя
4.1.3. Пайка и контроль качества паяных соединений
4.2. Технологические рекомендации по пайке комбинированных конструкций в сочетании титан-алюминий
4.2.1. Сборка и укладка припоя
4.2.2. Пайка и контроль качества паяных соединений
4.3. Технологические рекомендации по пайке конструкций композиционным припоем
4.3.1. Сборка и размещение припоя
4.3.2. Пайка и контроль качества паяных соединений
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Общие выводы
Предложения
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение А
АННОТАЦИЯ
Актуальность проблемы исследования
В конструкциях теплообменных аппаратов и других сложных изделий машиностроения применение легких сплавов на основе титана и алюминия, и особенно их комбинаций, обеспечивает максимальное уменьшение веса и повышение прочности, коррозионной стойкости и других эксплуатационных показателей. Однако это требует создания и совершенствования способов соединения этих материалов, в том числе и разнородном сочетании, позволяющих получать качественные соединения. Наиболее перспективным способом создания неразъемных соединений этих материалов является пайка. Несмотря на то, что известно достаточное количество способов пайки титана и алюминия, проведенный анализ показывает, что сведения о вакуумной пайке этих материалов в комбинированных конструкциях в литературе отсутствуют.
Цель работы: расширение технологических возможностей производства и повышение качества титановых и титано-алюминиевых конструкций паяных припоями на основе алюминия путем установления закономерностей активации и взаимодействия припоя с паяемым материалом при контейнерной пайке в вакууме.
Для достижения этой цели в работе поставлены и решены следующие задачи:
1. Установить условия и закономерности активирования поверхности титана и его сплавов в вакууме.
2. Определить влияние паровой фазы металлов на процессы смачивания титана припоями на основе алюминия и формирование паяного соединения.
3. Выявить условия одновременного смачивания титана и алюминия при вакуумной контейнерной пайке.
4. Установить влияние технологических параметров процесса пайки на структуру и свойства паяных соединений.

oxide
metal

у - толщина оксидной пленки, Ь - глубина газонасыщенного слоя, 8 - глубина охрупченного слоя, С! - концентрация кислорода в оксиде на границе с титаном, С2 - концентрация кислорода в титане на границе с оксидной пленкой, Скр - критическая концентрация кислорода в титане
Рисунок о - Модель окисления, охватывающая растворение кислорода в металле и образование оксидной пленки
Изменение толщины оксидной пленки на поверхности титана —— в об-

щем случае можно представить как разность скоростей процессов образования оксидной пленки (Уо) и ее утонения (УР) за счет растворения кислорода в титагде у - толщина пленки оксида, т - время.
Рост оксидных пленок на поверхности титана может протекать по одному из режимов, диффузионному — когда скорость роста определяется скоростью диффузии кислорода через оксидную пленку и кинетическому — когда процесс окисления будет лимитироваться адсорбцией кислорода на поверхности титана или подводом кислорода к поверхности раздела «оксидная пленка-газ».
В диффузионном режиме рост оксидных пленок подчиняется параболическому закону, и описывается выражением [13,16]
не:
(1)