Το βολφράμιο και τα κράματά του μπορούν να συνδεθούν επιτυχώς με συγκόλληση με τόξο βολφραμίου αερίου,
Συγκόλληση με αέριο βολφραμίου-τόξο χαλκοσυγκόλλησης, συγκόλληση με δέσμη ηλεκτρονίων και με χημική εναπόθεση ατμών.

Αξιολογήθηκε η συγκολλησιμότητα του βολφραμίου και ορισμένων κραμάτων του που ενοποιήθηκαν με χύτευση τόξου, μεταλλουργία σκόνης ή εναπόθεση χημικών ατμών (CVD). Τα περισσότερα από τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν ήταν ονομαστικά φύλλο πάχους 0,060 in. Οι διαδικασίες σύνδεσης που χρησιμοποιήθηκαν ήταν (1) συγκόλληση με τόξο αερίου βολφραμίου, (2) συγκόλληση με χαλκό τόξου με αέριο βολφραμίου, (3) συγκόλληση με δέσμη ηλεκτρονίων και (4) σύνδεση με CVD.
Το βολφράμιο συγκολλήθηκε επιτυχώς με όλες αυτές τις μεθόδους, αλλά η σταθερότητα των συγκολλήσεων επηρεάστηκε σε μεγάλο βαθμό από τους τύπους των βασικών μετάλλων και των μετάλλων πλήρωσης (π.χ. προϊόντα σκόνης ή χυτού τόξου). Για παράδειγμα, οι συγκολλήσεις σε υλικό από χυτό τόξο ήταν σχετικά απαλλαγμένες από πορώδες, ενώ οι συγκολλήσεις σε προϊόντα μεταλλουργίας σκόνης ήταν συνήθως πορώδεις, ιδιαίτερα κατά μήκος της γραμμής σύντηξης. Για συγκολλήσεις αέριου τόξου βολφραμίου (GTA) σε 1/1r, in. μη κραματοποιημένο φύλλο βολφραμίου, μια ελάχιστη προθέρμανση 150°C (που βρέθηκε ότι ήταν η θερμοκρασία μετάβασης από όλκιμο έως εύθραυστο του βασικού μετάλλου) παρήγαγε συγκολλήσεις χωρίς ρωγμές. Ως βασικά μέταλλα, τα κράματα βολφραμίου-ρηνίου ήταν συγκολλήσιμα χωρίς προθέρμανση, αλλά το πορώδες ήταν επίσης πρόβλημα με τα προϊόντα σε σκόνη από κράμα βολφραμίου. Η προθέρμανση φάνηκε να μην επηρεάζει το πορώδες της συγκόλλησης, το οποίο ήταν κατά κύριο λόγο συνάρτηση του τύπου του βασικού μετάλλου.
Οι θερμοκρασίες μετάβασης από όλκιμο σε εύθραυστο (DBIT) για συγκολλήσεις τόξου αερίου βολφραμίου σε διαφορετικούς τύπους βολφραμίου μεταλλουργίας σκόνης ήταν 325 έως 475 ° C, σε σύγκριση με 150 ° C για το βασικό μέταλλο και 425 ° C για συγκολλημένα με δέσμη ηλεκτρονίων βολφράμιο από χυτό τόξο.
Η συγκόλληση με χαλκό βολφραμίου με ανόμοια πληρωτικά μέταλλα προφανώς δεν παρήγαγε καλύτερες ιδιότητες αρμού από άλλες μεθόδους σύνδεσης. Χρησιμοποιήσαμε Nb, Ta, W-26% Re, Mo και Re ως μέταλλα πλήρωσης στις συγκολλήσεις χαλκού. Τα Nb και Mo προκάλεσαν σοβαρό ράγισμα.

Σύνδεση με CVD στους 510 έως 560°C

εξαλείφει όλο το πορώδες εκτός από ένα μικρό και επίσης εξαλείφει τα προβλήματα που σχετίζονται με τις υψηλές θερμοκρασίες που είναι απαραίτητες για τη συγκόλληση (όπως μεγάλοι κόκκοι στη συγκόλληση και ζώνες που επηρεάζονται από τη θερμότητα).
Εισαγωγή
Βολφράμιο και κράματα βάσης βολφραμίου εξετάζονται για μια σειρά προηγμένων πυρηνικών και διαστημικών εφαρμογών, συμπεριλαμβανομένων συσκευών θερμιονικής μετατροπής, οχημάτων επανεισόδου, στοιχείων καυσίμου υψηλής θερμοκρασίας και άλλων εξαρτημάτων αντιδραστήρα. Τα πλεονεκτήματα αυτών των υλικών είναι οι συνδυασμοί τους από πολύ υψηλές θερμοκρασίες τήξης, καλές αντοχές σε υψηλές θερμοκρασίες, υψηλή θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα και επαρκή αντίσταση στη διάβρωση σε ορισμένα περιβάλλοντα. Εφόσον η ευθραυστότητα περιορίζει την ικανότητα κατασκευής τους, η χρησιμότητα αυτών των υλικών σε δομικά στοιχεία υπό αυστηρές συνθήκες λειτουργίας εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ανάπτυξη διαδικασιών συγκόλλησης για την παροχή αρμών που είναι συγκρίσιμες σε ιδιότητες με το βασικό μέταλλο. Ως εκ τούτου, οι στόχοι αυτών των μελετών ήταν (1) να προσδιοριστούν οι μηχανικές ιδιότητες των αρμών που παράγονται με διαφορετικές μεθόδους σύνδεσης σε διάφορους τύπους μη κράματος και κραματοποιημένου βολφραμίου. (2) να αξιολογήσει τα αποτελέσματα των διαφόρων τροποποιήσεων στις θερμικές επεξεργασίες και την τεχνική ένωσης? και (3) να αποδείξουν τη σκοπιμότητα κατασκευής εξαρτημάτων δοκιμής κατάλληλων για συγκεκριμένες εφαρμογές.
Υλικά
Μη κράμα βολφραμίου m叮10 m. τα χοντρά φύλλα ήταν το υλικό που ενδιέφερε περισσότερο. Το μη κράμα βολφραμίου σε αυτή τη μελέτη παρήχθη με τεχνικές μεταλλουργίας σκόνης, χύτευσης τόξου και εναπόθεσης χημικών ατμών. Ο Πίνακας 1 δείχνει τα επίπεδα ακαθαρσίας των προϊόντων μεταλλουργίας σκόνης, CVD και χυτού τόξου βολφραμίου όπως ελήφθησαν. Τα περισσότερα εμπίπτουν στις περιοχές που βρίσκονται ονομαστικά στο βολφράμιο

αλλά πρέπει να σημειωθεί ότι το υλικό CVD περιείχε περισσότερες από τις κανονικές] ποσότητες φθορίου.
Διάφορα μεγέθη και σχήματα βολφραμίου και κραμάτων βολφραμίου ενώθηκαν για σύγκριση. Τα περισσότερα από αυτά ήταν προϊόντα μεταλλουργίας σκόνης, αν και ορισμένα υλικά από χυτό τόξο συγκολλήθηκαν επίσης. Χρησιμοποιήθηκαν ειδικές διαμορφώσεις για τον προσδιορισμό της σκοπιμότητας των κτιριακών κατασκευών και εξαρτημάτων. Όλα τα υλικά παραλήφθηκαν σε κατάσταση πλήρως ψυχρής κατεργασίας με εξαίρεση το βολφράμιο CVD, το οποίο παραλήφθηκε ως κατάθεση. Λόγω της αυξημένης ευθραυστότητας του ανακρυσταλλωμένου και μεγάλου κόκκου βολφραμίου, το υλικό συγκολλήθηκε σε κατάσταση επεξεργασίας για να ελαχιστοποιηθεί η ανάπτυξη κόκκων στη ζώνη που επηρεάστηκε από τη θερμότητα. Λόγω του υψηλού κόστους του υλικού και των σχετικά μικρών διαθέσιμων ποσοτήτων, σχεδιάσαμε δείγματα δοκιμής που χρησιμοποιούσαν την ελάχιστη ποσότητα υλικού σύμφωνα με την απόκτηση των επιθυμητών πληροφοριών.
Διαδικασία
Δεδομένου ότι η θερμοκρασία μετάβασης από όλκιμο σε εύθραυστο (DBTT) του βολφραμίου είναι πάνω από τη θερμοκρασία δωματίου, πρέπει να δίνεται ιδιαίτερη προσοχή στο χειρισμό και τη μηχανική κατεργασία για να αποφευχθεί η ρωγμή1. Η διάτμηση προκαλεί ρωγμές στις άκρες και έχουμε διαπιστώσει ότι η μηχανική λείανση και η ηλεκτροεκφόρτιση αφήνουν τους ελέγχους θερμότητας στην επιφάνεια. Αν δεν αφαιρεθούν με περιτύλιξη, αυτές οι ρωγμές μπορεί να διαδοθούν κατά τη συγκόλληση και την επακόλουθη χρήση.
Το βολφράμιο, όπως όλα τα πυρίμαχα μέταλλα, πρέπει να συγκολληθεί σε πολύ καθαρή ατμόσφαιρα είτε αδρανούς αερίου (διεργασία τόξου αερίου βολφραμίου) είτε κενού (δέσμη ηλεκτρονίων pro:::ess)2 για να αποφευχθεί η μόλυνση της συγκόλλησης από ενδιάμεσα. Δεδομένου ότι το βολφράμιο έχει το υψηλότερο σημείο τήξης από όλα τα μέταλλα (3410° C), ο εξοπλισμός συγκόλλησης πρέπει να είναι ικανός να αντέχει τις υψηλές θερμοκρασίες λειτουργίας.

Πίνακας 1

Χρησιμοποιήθηκαν τρεις διαφορετικές διαδικασίες συγκόλλησης: συγκόλληση με αέριο βολφραμίου-τόξο, συγκόλληση με αέριο βολφραμίου-τόξο χαλκοσυγκόλλησης και συγκόλληση με δέσμη ηλεκτρονίων. Για κάθε υλικό προσδιορίστηκαν οι απαραίτητες συνθήκες συγκόλλησης για την πλήρη διείσδυση με ελάχιστη ενέργεια εισόδου. Πριν από τη συγκόλληση, το φύλλο υλικού κατεργαζόταν σε ινίδιο. φαρδιά κενά και απολιπανμένα με αιθυλική αλκοόλη. Το σχέδιο της άρθρωσης ήταν ένα τετράγωνο αυλάκι χωρίς άνοιγμα ρίζας.
Συγκόλληση με αέριο βολφράμιο-τόξο
Όλες οι αυτοματοποιημένες και χειροκίνητες συγκολλήσεις τόξου βολφραμίου με αέριο έγιναν σε ένα ehamher που διατηρήθηκε κάτω από 5 x I ή. torr για περίπου 1 ώρα και στη συνέχεια γέμισε με πολύ καθαρό αργό. Όπως φαίνεται στο Σχ. 1Α, ο θάλαμος ήταν εφοδιασμένος με μηχανισμό διέλευσης και κεφαλή πυρσού για αυτόματη συγκόλληση. Το κατεργαζόμενο τεμάχιο συγκρατήθηκε σε ένα χάλκινο εξάρτημα εφοδιασμένο με ένθετα βολφραμίου σε όλα τα σημεία επαφής για να αποτραπεί η συγκόλληση του στο έργο από τον ρυθμό συγκόλλησης. Η βάση αυτού του εξαρτήματος στέγαζε τους ηλεκτρικούς θερμαντήρες φυσιγγίων που προθερμάνανε την εργασία στην επιθυμητή θερμοκρασία, Εικ. 1 B. Όλες οι συγκολλήσεις έγιναν με ταχύτητα διαδρομής εκτός 10 ipm, ρεύμα περίπου 350 amp και τάση 10 έως 15 v .
Αέριο Βολφράμιο-A『c Braze Welding
Οι συγκολλήσεις μπρούντζου με αέριο βολφράμιο κατασκευάστηκαν σε ατσάλι με αδρανή ατμόσφαιρα με τεχνικές παρόμοιες με

αυτά που περιγράφονται παραπάνω. Οι συγκολλήσεις χαλκού επί πλάκας με σφαιρίδιο κατασκευασμένες με βολφράμιο και μέταλλο πλήρωσης W—26% Re κατασκευάστηκαν με το χέρι. Ωστόσο, οι συγκολλήσεις με μπραζέ συγκολλήθηκαν αυτόματα μετά την τοποθέτηση του μετάλλου πλήρωσης στην άρθρωση του άκρου.
Συγκόλληση δέσμης ηλεκτρονίων
Οι συγκολλήσεις δέσμης ελετρόν έγιναν σε μηχανή 150 kV 20 mA. Ένα κενό περίπου 5 x I o-6 torr διατηρήθηκε κατά τη διάρκεια της συγκόλλησης. Η συγκόλληση με δέσμη ηλεκτρονίων έχει ως αποτέλεσμα μια πολύ υψηλή αναλογία βάθους προς πλάτος και μια στενή ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα.
』Λείανση με Χημική Διάθεση Ατμών
Οι αρμοί βολφραμίου κατασκευάστηκαν με εναπόθεση μη κραματοποιημένου μετάλλου πλήρωσης βολφραμίου μέσω της διαδικασίας εναπόθεσης χημικών ατμών3. Το βολφράμιο εναποτέθηκε με αναγωγή υδρογόνου εξαφθοριούχου βολφραμίου σύμφωνα με την αντίδραση-t
θερμότητα
WFs(g) + 3H,(g)一–+W(s) + 6HF(g).
Η χρήση αυτής της τεχνικής για τη σύνδεση απαιτούσε μόνο μικρές αλλαγές στα εξαρτήματα και την κατανομή της ροής των αντιδραστηρίων. Το κύριο πλεονέκτημα αυτής της διαδικασίας έναντι των πιο συμβατικών μεθόδων σύνδεσης είναι ότι, δεδομένου ότι οι χαμηλές θερμοκρασίες που χρησιμοποιούνται (510 έως 650 ° C) είναι πολύ χαμηλότερες από το σημείο τήξης του

βολφράμιο (3410 ° C), η ανακρυστάλλωση και η πιθανή περαιτέρω ευθραυστότητα του επεξεργασμένου βασικού μετάλλου βολφραμίου από ακαθαρσίες ή ανάπτυξη κόκκων ελαχιστοποιούνται.
Κατασκευάστηκαν πολλά σχέδια αρμών, συμπεριλαμβανομένων των κλεισίματος από άκρη και άκρη σωλήνων. Η εναπόθεση πραγματοποιήθηκε με τη βοήθεια χάλκινου μανδρελιού που χρησιμοποιήθηκε ως εξάρτημα, τεμάχιο ευθυγράμμισης και υπόστρωμα. Μετά την ολοκλήρωση της εναπόθεσης, αφαιρέθηκε ο άνω άξονας με χάραξη. Δεδομένου ότι άλλες εργασίες» έδειξαν ότι το βολφράμιο CVD διαθέτει πολύπλοκες υπολειμματικές τάσεις όπως εναποτίθεται, αυτοί οι σύνδεσμοι υποβλήθηκαν σε τάση ανά 1 ώρα στους 1000 ° έως 1600 ° C πριν από τη μηχανική κατεργασία ή τη δοκιμή.
Επιθεώρηση και Δοκιμή
Οι αρθρώσεις επιθεωρήθηκαν οπτικά και με διεισδυτικό υγρό και ακτινογραφία πριν από τη δοκιμή. Τυπικές συγκολλήσεις αναλύθηκαν χημικά για οξυγόνο και άζωτο (Πίνακας 2) και πραγματοποιήθηκαν εκτενείς μεταλλογραφικές εξετάσεις σε όλη τη διάρκεια της μελέτης.
Λόγω της εγγενούς απλότητας και προσαρμοστικότητας σε μικρά δείγματα, η δοκιμή κάμψης χρησιμοποιήθηκε ως το πρωταρχικό κριτήριο για την ακεραιότητα της άρθρωσης και τη σύγκριση των διεργασιών. Οι θερμοκρασίες μετάπτωσης όλκιμο-εύθραυστο προσδιορίστηκαν με μια συσκευή κάμψης τριών σημείων για αρμούς τόσο συγκολλημένους όσο και μετά τη γήρανση. Το βασικό δείγμα για τις δοκιμές κάμψης ήταν το κατά μήκος

κάμψη προσώπου, μήκους 24 τόνων επί πλάτους 12 τόνων, όπου t είναι το πάχος του δείγματος. Τα δείγματα υποστηρίχθηκαν σε άνοιγμα 15 t και κάμψαν με ένα έμβολο ακτίνας 4 t με ρυθμό 0,5 ipm. Αυτή η γεωμετρία έτεινε να ομαλοποιεί τα δεδομένα που λαμβάνονταν για διάφορα πάχη υλικών. Τα δείγματα συνήθως κάμπτονταν εγκάρσια προς τη ραφή συγκόλλησης (δοκίμιο διαμήκους κάμψης) για να παρέχουν ομοιόμορφη παραμόρφωση της συγκόλλησης, της ζώνης που επηρεάζεται από τη θερμότητα και του βασικού μετάλλου. Ωστόσο, μερικά δείγματα κάμψαν κατά μήκος της ραφής συγκόλλησης (δοκίμιο εγκάρσιας κάμψης) για σύγκριση. Οι κάμψεις προσώπου χρησιμοποιήθηκαν στα αρχικά τμήματα της έρευνας. Ωστόσο, λόγω της μικρής εγκοπής που βρέθηκε στα άκρα των περισσότερων συγκολλήσεων λόγω του βάρους του λιωμένου μετάλλου, οι κάμψεις των ριζών αντικαταστάθηκαν σε μεταγενέστερες δοκιμές. Οι συστάσεις της Συμβουλευτικής Επιτροπής Υλικών6 σχετικά με τη δοκιμή κάμψης των δειγμάτων φύλλων ακολουθήθηκαν όσο το δυνατόν πιο προσεκτικά. Λόγω περιορισμένου υλικού, επιλέχθηκαν τα μικρότερα ενδεδειγμένα δείγματα.
Για τον προσδιορισμό της θερμοκρασίας μετάβασης της κάμψης, η συσκευή κάμψης κλείστηκε σε έναν κλίβανο ικανό να αυξήσει γρήγορα τη θερμοκρασία στους 500 ° C. Μια κάμψη 90 έως 105 μοιρών θεωρήθηκε ως πλήρης κάμψη. Το DBTT ορίστηκε ως η χαμηλότερη θερμοκρασία στην οποία το δοκίμιο λύγισε πλήρως χωρίς να ραγίσει. Αν και οι δοκιμές διεξήχθησαν στον αέρα, ο αποχρωματισμός των δειγμάτων δεν ήταν εμφανής έως ότου οι θερμοκρασίες δοκιμής έφτασαν τους 400 °C.

Εικόνα 1

Αποτελέσματα για μη κράμα βολφραμίου
Γενική Συγκολλησιμότητα
Συγκόλληση με αέριο Turzgstea-Arc Welding—Σε συγκόλληση με τόξο αερίου βολφραμίου 1 ιντσών. παχύ μη κράμα φύλλου, το έργο πρέπει να προθερμανθεί ουσιαστικά για να αποφευχθεί η εύθραυστη αστοχία υπό τάση που προκαλείται από θερμικό σοκ. Το σχήμα 2 δείχνει ένα τυπικό κάταγμα που προκαλείται με συγκόλληση χωρίς κατάλληλη προθέρμανση. Το μεγάλο μέγεθος κόκκου και το σχήμα της συγκόλλησης και η θερμικά επηρεασμένη ζώνη είναι εμφανή στο κάταγμα. Η διερεύνηση των θερμοκρασιών προθέρμανσης από τη θερμοκρασία δωματίου έως τους 540°C έδειξε ότι η προθέρμανση στους τουλάχιστον 150°C ήταν απαραίτητη για τη συνεπή παραγωγή συγκολλήσεων με ένα πέρασμα χωρίς ρωγμές. Αυτή η θερμοκρασία αντιστοιχεί στο DBTI του βασικού μετάλλου. Η προθέρμανση σε υψηλότερες θερμοκρασίες δεν φάνηκε να είναι απαραίτητη σε αυτές τις δοκιμές, αλλά υλικό με υψηλότερο DBTI, ή διαμορφώσεις που περιλαμβάνουν πιο σοβαρές συγκεντρώσεις τάσης ή πιο ογκώδη μέρη, μπορεί να απαιτούν προθέρμανση σε υψηλότερες θερμοκρασίες.
Η ποιότητα μιας συγκόλλησης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις διαδικασίες που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή των βασικών μετάλλων. Οι αυτογενείς συγκολλήσεις σε χυτό τόξο βολφραμίου είναι ουσιαστικά απαλλαγμένες από πορώδες, Εικ.
3Α, αλλά οι συγκολλήσεις σε βολφράμιο μεταλλουργίας σκόνης χαρακτηρίζονται από μεικτό πορώδες, Εικ. 3 (β), ιδιαίτερα κατά μήκος της γραμμής σύντηξης. Η ποσότητα αυτού του πορώδους, Σχ. 3Β, ιδιαίτερα κατά μήκος του 3C, σε συγκολλήσεις που γίνονται σε ένα ιδιόκτητο προϊόν χαμηλού πορώδους (GE-15 που παράγεται από την General Electric Co., Cleveland).
Οι συγκολλήσεις με τόξο αερίου βολφραμίου στο βολφράμιο CVD έχουν ασυνήθιστες ζώνες που επηρεάζονται από τη θερμότητα λόγω της δομής κόκκων 0£ το βασικό metaF. Το σχήμα 4 δείχνει την όψη και την αντίστοιχη διατομή μιας τέτοιας συγκόλλησης με αέριο βολφραμίου-τόξου. Σημειώστε ότι οι λεπτοί κόκκοι στην επιφάνεια του υποστρώματος έχουν αυξηθεί λόγω της θερμότητας της συγκόλλησης. Επίσης εμφανής είναι η έλλειψη ανάπτυξης του μεγάλου κιονοειδούς

δημητριακά. Οι στηλοειδείς κόκκοι έχουν αέριο
φυσαλίδες στα όρια των κόκκων που προκαλούνται από ακαθαρσίες φθορίου8. Κατά συνέπεια, εάν
η επιφάνεια του υποστρώματος λεπτόκοκκου αφαιρείται πριν από τη συγκόλληση, η συγκόλληση δεν περιέχει μεταλλογραφικά ανιχνεύσιμη ζώνη επηρεασμένη από τη θερμότητα. Φυσικά, σε επεξεργασμένο υλικό CVD (όπως οι εξωθημένοι ή συρόμενοι σωλήνες) η επηρεαζόμενη από τη θερμότητα ζώνη της συγκόλλησης έχει την κανονική δομή ανακρυσταλλωμένου κόκκου.
Βρέθηκαν ρωγμές στα όρια των στηλών κόκκων στο RAZ αρκετών συγκολλήσεων σε CVD βολφράμιο. Αυτή η ρωγμή, που φαίνεται στο Σχ. 5, προκλήθηκε από τον γρήγορο σχηματισμό και ανάπτυξη φυσαλίδων στα όρια των κόκκων σε υψηλές θερμοκρασίες9. Στις υψηλές θερμοκρασίες που εμπλέκονται στη συγκόλληση, οι φυσαλίδες ήταν σε θέση να καταναλώσουν μεγάλο μέρος της οριακής περιοχής κόκκων. Αυτό, σε συνδυασμό με την πίεση που παράγεται κατά την ψύξη, απομάκρυνε τα όρια των κόκκων για να σχηματίσει μια ρωγμή. Μια μελέτη του σχηματισμού φυσαλίδων σε βολφράμιο και άλλες εναποθέσεις μετάλλων κατά τη θερμική επεξεργασία δείχνει ότι εμφανίζονται φυσαλίδες σε μέταλλα που εναποτίθενται κάτω από 0,3 Tm (η θερμοκρασία ομόλογης τήξης). Αυτή η παρατήρηση υποδηλώνει ότι οι φυσαλίδες αερίου σχηματίζονται από τη συνένωση παγιδευμένων κενών θέσεων και αερίων κατά τη διάρκεια της ανόπτησης. Στην περίπτωση του βολφραμίου CVD, το αέριο είναι πιθανώς φθόριο ή μια ένωση φθορίου
Συγκόλληση με δέσμη ηλεκτρονίων—Το μη κράμα βολφραμίου ήταν δέσμη ηλεκτρονίων συγκολλημένη με και χωρίς προθέρμανση. Η ανάγκη για προθέρμανση ποικίλλει ανάλογα με το δείγμα. Για να εξασφαλιστεί μια συγκόλληση χωρίς ρωγμές, συνιστάται η προθέρμανση τουλάχιστον στο DBTT του βασικού μετάλλου. Οι συγκολλήσεις δέσμης ηλεκτρονίων σε προϊόντα μεταλλουργίας σκόνης έχουν επίσης το πορώδες συγκόλλησης που αναφέρθηκε προηγουμένως.

Συγκόλληση με αέριο βολφραμίου-τόξο χαλκοσυγκόλλησης 一Σε μια προσπάθεια να εξακριβώσουμε εάν η συγκόλληση με χαλκό θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί επωφελώς, πειραματιστήκαμε με τη διαδικασία βολφραμίου με αέριο για την κατασκευή συγκολλήσεων μπρούντζου σε φύλλο βολφραμίου μεταλλουργίας σκόνης. πισινός πριν από τη συγκόλληση. Οι συγκολλήσεις με χαλκό κατασκευάστηκαν με μη κράμα Nb, Ta, Mo, Re και W-26% Re ως μέταλλα πλήρωσης. Όπως ήταν αναμενόμενο, υπήρχε πορώδες στη γραμμή σύντηξης σε μεταλλογραφικές τομές όλων των αρμών (Εικ. 6) αφού τα βασικά μέταλλα ήταν προϊόντα μεταλλουργίας σκόνης. Οι συγκολλήσεις που έγιναν με μέταλλα πλήρωσης νιόβιου και μολυβδαινίου ραγίστηκαν.
Οι σκληρότητες των συγκολλήσεων και των συγκολλήσεων με μπρούντζο συγκρίθηκαν μέσω μιας μελέτης συγκολλήσεων με σφαιρίδια επί πλάκας που έγιναν με μη κραματοποιημένο βολφράμιο και W一26% Re ως μέταλλα πλήρωσης. Οι συγκολλήσεις αερίου βολφραμίου και οι συγκολλήσεις με μπρούντζο έγιναν χειροκίνητα σε προϊόντα μεταλλουργίας σκόνης βολφραμίου χωρίς κράμα (χαμηλού πορώδους, ιδιόκτητου βαθμού (GE-15) και τυπικής εμπορικής ποιότητας). Οι συγκολλήσεις και οι συγκολλήσεις με χαλκό σε κάθε υλικό παλαιώθηκαν στους 900, 1200, 1600 και 2000°C για l, 10, 100 και 1000 ώρες. Τα δείγματα εξετάστηκαν μεταλλογραφικά και λήφθηκαν τραβέρσες σκληρότητας κατά μήκος της συγκόλλησης, της ζώνης που επηρεάστηκε από τη θερμότητα και του βασικού μετάλλου τόσο ως συγκολλημένο όσο και μετά από θερμική επεξεργασία.

Πίνακας 2

Εικόνα 2

Δεδομένου ότι τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτή τη μελέτη ήταν προϊόντα μεταλλουργίας σκόνης, υπήρχαν ποικίλες ποσότητες πορώδους στις αποθέσεις συγκόλλησης και συγκόλλησης χαλκού. Και πάλι, οι αρμοί που κατασκευάζονται με τυπικό βασικό μέταλλο βολφραμίου μεταλλουργίας σκόνης είχαν περισσότερο πορώδες από εκείνους που κατασκευάζονται με το ιδιόκτητο βολφράμιο χαμηλού πορώδους. Οι συγκολλήσεις με χαλκό που έγιναν με μέταλλο πλήρωσης W—26% Re είχαν λιγότερο πορώδες από τις συγκολλήσεις που έγιναν με το μη κράμα πληρωτικό μέταλλο βολφραμίου.
Δεν διακρίθηκε καμία επίδραση του χρόνου ή της θερμοκρασίας στη σκληρότητα των συγκολλήσεων που έγιναν με μη κραματοποιημένο βολφράμιο ως μέταλλο πλήρωσης. Όπως συγκολλήθηκαν, οι μετρήσεις σκληρότητας της συγκόλλησης και των βασικών μετάλλων ήταν ουσιαστικά σταθερές και δεν άλλαξαν μετά τη γήρανση. Ωστόσο, οι συγκολλήσεις με μπρούντζο που έγιναν με μέταλλο πλήρωσης W—26% Re ήταν σημαντικά πιο σκληρές από το βασικό μέταλλο (Εικ. 7). Πιθανώς η υψηλότερη σκληρότητα της απόθεσης συγκόλλησης W-Re br立e οφειλόταν στη σκλήρυνση του στερεού διαλύματος ή/και στην παρουσία της φάσης er λεπτώς κατανεμημένης στη στερεοποιημένη δομή. Το διάγραμμα φάσης βολφραμίου11 δείχνει ότι εντοπισμένες περιοχές υψηλής περιεκτικότητας σε ρήνιο θα μπορούσαν να εμφανιστούν κατά την ταχεία ψύξη και να οδηγήσουν στο σχηματισμό της σκληρής, εύθραυστης πιο εύθραυστης φάσης στην εξαιρετικά διαχωρισμένη υποδομή. Πιθανώς η φάση er να ήταν λεπτή διασπορά στους κόκκους ή στα όρια των κόκκων, αν και κανένα δεν ήταν αρκετά μεγάλο ώστε να αναγνωριστεί είτε με μεταλλογραφική εξέταση είτε με περίθλαση ακτίνων Χ.
Η σκληρότητα απεικονίζεται ως συνάρτηση της απόστασης από την κεντρική γραμμή συγκόλλησης συγκολλήσεως για διαφορετικές θερμοκρασίες γήρανσης στο Σχ. 7Α. Σημειώστε την απότομη αλλαγή

σε σκληρότητα στη γραμμή σύντηξης. Με την αύξηση της θερμοκρασίας γήρανσης, η σκληρότητα της συγκόλλησης με χαλκό μειώθηκε έως ότου, μετά από 100 ώρες στους J 600° C, η σκληρότητα ήταν ίδια με αυτή του μη κράματος βασικού μετάλλου βολφραμίου. Αυτή η τάση μείωσης της σκληρότητας με την αύξηση της θερμοκρασίας ισχύει για όλους τους χρόνους παλαίωσης. Η αύξηση του χρόνου σε σταθερή θερμοκρασία προκάλεσε επίσης μια μείωση της σκληρότητας του simiJar, όπως φαίνεται για μια θερμοκρασία γήρανσης 1200°C στο Σχ. 7Β.
Σύνδεση με χημική εναπόθεση ατμών—Η ένωση βολφραμίου με τεχνικές CVD διερευνήθηκε ως μέθοδος για την παραγωγή συγκολλήσεων σε διάφορα σχέδια δειγμάτων. Με τη χρήση κατάλληλων εξαρτημάτων και μασκών για τον περιορισμό της εναπόθεσης στις επιθυμητές περιοχές, ενώθηκαν φύλλα βολφραμίου μεταλλουργίας CVD και σκόνης και παρήχθησαν ακραία κλεισίματα σε σωλήνες. Η εναπόθεση σε λοξότμηση με περιλαμβανόμενη γωνία περίπου 90 μοιρών προκάλεσε ρωγμές, Εικ. 8Α, στις διασταυρώσεις των στηλών κόκκων που αναπτύσσονται από τη μία όψη της λοξότμησης και του υποστρώματος (το οποίο χαράχθηκε μακριά). Ωστόσο, λήφθηκαν αρμοί υψηλής ακεραιότητας χωρίς ρωγμές ή μεγάλη συσσώρευση ακαθαρσιών, Εικ. 8Β, όταν η διαμόρφωση του συνδέσμου άλλαξε με λείανση της όψης του βασικού μετάλλου σε ακτίνα 飞in. εφαπτομένη στη ρίζα της συγκόλλησης. Για να καταδειχθεί μια τυπική εφαρμογή αυτής της διαδικασίας στην κατασκευή στοιχείων καυσίμου, έγιναν μερικά ακραία κλεισίματα σε σωλήνες βολφραμίου. Αυτές οι αρθρώσεις ήταν στεγανές όταν δοκιμάστηκαν με ανιχνευτή διαρροής φασματοσκοπίου μάζας ηλίου.

Εικόνα 3

Εικόνα 4

Εικόνα 5

Μηχανικές Ιδιότητες
Δοκιμές κάμψης συγκολλήσεων σύντηξης Προσδιορίστηκαν καμπύλες μετάβασης από όλκιμο σε εύθραυστο για διάφορους αρμούς σε μη κράμα βολφραμίου. Οι καμπύλες στο Σχ. 9 δείχνουν ότι το DBTT δύο βασικών μετάλλων μεταλλουργίας σκόνης ήταν περίπου 50° C. Τυπικά, το DBTT (η χαμηλότερη θερμοκρασία στην οποία μπορούσε να γίνει κάμψη 90 έως 105 μοίρες) και των δύο υλικών αυξήθηκε πολύ μετά τη συγκόλληση . Οι θερμοκρασίες μετάβασης αυξήθηκαν περίπου 175°C σε μια τιμή 325°C για το τυπικό βολφράμιο μεταλλουργίας σκόνης και αυξήθηκαν περίπου 235°C σε μια τιμή 385°C για το ιδιόκτητο υλικό χαμηλού πορώδους. Η διαφορά στα DBTT του συγκολλημένου και μη συγκολλημένου υλικού αποδόθηκε στο μεγάλο μέγεθος κόκκων και στην πιθανή ανακατανομή των ακαθαρσιών των συγκολλήσεων και των ζωνών που επηρεάζονται από τη θερμότητα. Τα αποτελέσματα των δοκιμών δείχνουν ότι το DBTT των τυπικών συγκολλήσεων βολφραμίου μεταλλουργίας σκόνης ήταν χαμηλότερο από αυτό του ιδιόκτητου υλικού, παρόλο που το τελευταίο είχε λιγότερο πορώδες. Το υψηλότερο DBTT της συγκόλλησης στο βολφράμιο χαμηλού πορώδους μπορεί να οφείλεται στο ελαφρώς μεγαλύτερο μέγεθος κόκκου του, Σχ. 3Α και 3Γ.
Τα αποτελέσματα των ερευνών για τον προσδιορισμό των DBTT για έναν αριθμό αρμών σε μη κράμα βολφραμίου συνοψίζονται στον Πίνακα 3. Οι δοκιμές κάμψης ήταν αρκετά ευαίσθητες στις αλλαγές στη διαδικασία δοκιμής. Οι κάμψεις των ριζών φάνηκαν να είναι πιο όλκιμες από τις στροφές του προσώπου. Μια σωστά επιλεγμένη ανακούφιση από την πίεση μετά τη συγκόλληση φάνηκε να μειώνει σημαντικά το DBTT. Το βολφράμιο CVD είχε, όπως ήταν συγκολλημένο, το υψηλότερο DBTT (560℃) αλλά όταν του δόθηκε ανακούφιση από το στρες 1 ώρας 1000℃ μετά τη συγκόλληση, το DBTT του έπεσε στους 350℃. ανακούφιση καταπόνησης 1000° C μετά τη συγκόλληση, το DBTT του έπεσε στους 350° C. Η ανακούφιση καταπόνησης του βολφραμίου μεταλλουργικής σκόνης με συγκόλληση τόξου για 1 ώρα στους 18000 C μείωσε το DBTT αυτού του υλικού κατά περίπου 100° C από την τιμή που καθορίστηκε για αυτό ως- συγκολλημένος. Μια ανακούφιση από το στρες 1 ώρας στους 1000° C σε έναν σύνδεσμο κατασκευασμένο με μεθόδους CVD παρήγαγε το χαμηλότερο DBTT (200° C). Θα πρέπει να σημειωθεί ότι, ενώ αυτή η θερμοκρασία μετάβασης ήταν σημαντικά χαμηλότερη από οποιαδήποτε άλλη θερμοκρασία μετάβασης που προσδιορίστηκε σε αυτή τη μελέτη, η βελτίωση πιθανότατα επηρεάστηκε από τον χαμηλότερο ρυθμό καταπόνησης (0,1 έναντι 0,5 ipm) που χρησιμοποιήθηκε σε δοκιμές σε αρθρώσεις CVD.

Δοκιμή κάμψης συγκολλήσεων μπρούντζο-συγκολλήσεων με αέριο βολφραμίου-τόξου χαλκοσυγκόλλησης κατασκευασμένες με Nb. Τα Ta, Mo, Re και W-26% Re ως μέταλλα πλήρωσης δοκιμάστηκαν επίσης σε κάμψη και τα αποτελέσματα συνοψίζονται στον πίνακα 4. η μεγαλύτερη ολκιμότητα επιτεύχθηκε με συγκόλληση με χαλκό ρηνίου.

Αν και τα αποτελέσματα αυτής της πρόχειρης μελέτης υποδεικνύουν ότι ένα ανόμοιο μέταλλο πλήρωσης μπορεί να δημιουργήσει αρμούς με μηχανικές ιδιότητες στο εσωτερικό του σπιτιού ομοιογενών συγκολλήσεων σε βολφράμιο, ορισμένα από αυτά τα μέταλλα πλήρωσης μπορεί να είναι χρήσιμα στην πράξη.

Αποτελέσματα για κράματα βολφραμίου.