Tengstèn ak alyaj li yo ka avèk siksè ansanm pa gaz tengstèn-arc soude,
gaz tengstèn-arc braze soude, elèktron gwo bout bwa soude ak pa depo chimik vapè.

Soudabilite nan tengstèn ak yon kantite alyaj li yo konsolide pa depoze arc, metaliji poud, oswa depo chimik-vapè (CVD) teknik yo te evalye. Pifò nan materyèl yo itilize yo te nominalman 0.060 pous fèy epè. Pwosesis rantre yo te anplwaye yo te (1) gaz tengstèn-arc soude, (2) gaz tengstèn-arc braze soude, (3) elèktron gwo bout bwa soude ak (4) rantre pa CVD.
Tungstène te soude avèk siksè pa tout metòd sa yo, men solidite soude yo te enfliyanse anpil pa kalite metal baz ak filler (sa vle di poud oswa pwodwi arc-jete). Pou egzanp, soude nan materyèl arc-jete yo te comparativement gratis nan porosite tandiske soude nan pwodwi metaliji poud yo te anjeneral pore, patikilyèman sou liy fizyon an. Pou gaz tengstèn-arc (GTA) soude nan 1/ 1r, pous fèy tengstèn san alyaj, yon minimòm prechofe 150 ° C (ki te jwenn yo dwe tanperati tranzisyon ductileto-frajil nan metal debaz la) pwodui soude gratis nan fant. Kòm metal debaz, alyaj tengstèn-rhenium yo te soude san yo pa prechofe, men porosite te tou yon pwoblèm ak pwodwi poud alyaj tengstèn. Prechofaj parèt pa afekte porosite soude ki te prensipalman yon fonksyon nan kalite metal debaz la.
Ductile-a-frajil tranzisyon tèrnperatures (DBIT) pou gaz tengstèn-arc soude nan diferan kalite poud metaliji tengstèn yo te 325 a 475 ° C, as compared to 150。 C pou metal debaz la ak sa yo ki nan 425 ° C pou elèktron beamwelded. arc-jete tengstèn.
Braze soude nan tengstèn ak metal filler diferan aparamman pa t 'pwodwi pi bon pwopriyete jwenti pase fè lòt metòd rantre. Nou itilize Nb, Ta, W-26% Re, Mo ak Re kòm metal filler nan soude yo brase. Nb a ak Mo te lakòz gwo krak.

Antre nan pa CVD nan 510 a 560 ° C

elimine tout men yon ti kantite porosite epi tou li elimine pwoblèm ki asosye ak tanperati ki wo ki nesesè pou soude (tankou gwo grenn nan soude a ak zòn chalè ki afekte yo).
Entwodiksyon
Tengstèn ak alyaj tengstèn-baz yo te konsidere pou yon kantite avanse nikleyè ak espas aplikasyon ki gen ladan aparèy konvèsyon tèrmionik, machin reantre, eleman gaz tanperati ki wo ak lòt konpozan raktor. Avantaj nan materyèl sa yo se konbinezon yo nan tanperati k ap fonn trè wo, bon fòs nan tanperati ki wo, segondè konduktiviti tèmik ak elektrik ak bon jan rezistans nan korozyon nan sèten anviwònman. Piske fragilité limite fabrike yo, itilite materyèl sa yo nan konpozan estriktirèl nan kondisyon sèvis solid depann anpil sou devlopman pwosedi soude pou bay jwenti ki konparab nan pwopriyete ak metal debaz la. Se poutèt sa, objektif etid sa yo se te (1) detèmine pwopriyete mekanik jwenti ki te pwodwi pa diferan metòd rantre nan plizyè kalite tengstèn san alyaj ak alyaj; (2) evalye efè divès kalite modifikasyon nan tretman chalè ak teknik rantre; ak (3) demontre posibilite pou fabrike eleman tès apwopriye pou aplikasyon espesifik.
Materyèl
Tengstèn san alyaj m叮10 m. dra epè se te materyèl ki pi enterè. Tengstèn san alyaj nan etid sa a te pwodwi pa metaliji poud, depoze arc ak teknik depo chimik-vapè. Tablo 1 montre nivo enpurte metaliji poud, CVD ak pwodwi tengstèn arc-jete jan yo resevwa. Pifò tonbe nan chenn nominalman yo te jwenn nan tengstèn

men li ta dwe remake ke materyèl la CVD ki genyen plis pase norma] kantite fliyò.
Divès gwosè ak fòm tengstèn ak alyaj tengstèn yo te mete ansanm pou konparezon. Pifò nan yo te pwodwi metaliji poud byenke kèk materyèl arc-jete yo te tou soude. Konfigirasyon espesifik yo te itilize pou detèmine posibilite estrikti bilding ak eleman yo. Tout materyèl yo te resevwa nan yon kondisyon konplètman frèt travay ak eksepsyon nan tengstèn nan CVD, ki te resevwa kòm-depoze. Akòz ogmante brittleness nan tengstèn rkristalize ak gwo-grenn materyèl la te soude nan kondisyon an te travay pou misyon pou minimize kwasans grenn nan zòn ki afekte chalè a. Akòz pri segondè materyèl la ak kantite relativman ti ki disponib, nou te fèt echantiyon tès ki itilize kantite minimòm materyèl ki konsistan avèk jwenn enfòmasyon yo vle a.
Pwosedi
Depi tanperati tranzisyon ductile-a-frajil (DBTT) nan tengstèn se pi wo pase tanperati chanm, yo dwe itilize swen espesyal nan manyen ak machin pou evite krak1. Sheaing lakòz kwen fann epi nou te jwenn ke fanm k'ap pile ak electrodischarge D' kite chèk chalè sou sifas la. Sòf si yo retire yo pa lapping, fant sa yo ka pwopaje pandan soude ak itilizasyon ki vin apre.
Tungstène, tankou tout metal réfractaires, dwe soudé nan yon atmosfè pi bon kalite swa gaz inaktif (gaz tungstène-arc pwosesis) oswa vakyòm (elektron gwo bout bwa pro:::ess)2 pou evite kontaminasyon soude a pa interstitials. Depi tengstèn gen pi gwo pwen k ap fonn nan tout metal (3410 ° C), ekipman soude yo dwe kapab kenbe tèt ak tanperati sèvis segondè yo.

Tablo 1

Twa diferan pwosesis soude yo te itilize: gaz tengstèn-arc soude, gaz tengstèn-arc braze soude ak elèktron gwo bout bwa soude. Kondisyon soude ki nesesè pou pcnetrasyon konplè nan yon antre enèji minimòm yo te detèmine pou chak materyèl. Anvan soude, materyèl fèy te machin nan nan囚in. espas vid lajè ak degrese ak alkòl etilik. Konsepsyon jwenti a se te yon renur kare ki pa gen okenn ouvèti rasin.
Gaz tengstèn-arc soude
Tout automate ak manyèl gaz tungstène-arc soudure te fè nan yon ehamher ki te kenbe pi ba pase 5 x I ou. torr pou apeprè 1 èdtan ak Lè sa a, ranboule ak Agon pi bon kalite. Jan yo montre nan Fig. lA, chanm lan te ekipe ak yon mekanis travèse ak tèt flanbo pou soude otomatik. Materyo a te kenbe nan yon aparèy kwiv ki te founi ak foure tungstène nan tout pwen kontak pou anpeche li soude nan travay la pa bat la soude. Baz aparèy sa a te loje aparèy chofaj elektrik katouch yo ki te prechofe travay la nan tanperati a vle, Fig. 1 B. Tout soude yo te fèt nan yon vitès vwayaj sou 10 ipm, yon eurrent apeprè 350 amp ak yon vòltaj 10 a 15 v. .
Gaz tengstèn-A『c Braze Welding
Gaz tengstène-yo soude soude yo te fè nan yon ehamber ak yon atmosfè inaktif pa teknik ki sanble ak

sa yo dekri pi wo a. Soude braze chaplèt-onplate ki fèt ak tengstèn ak W-26% Re filler metal yo te fè manyèlman; sepandan, soude yo soude bou yo te soude otomatikman apre yo fin mete metal la ranpli nan jwenti a bou.
Elektwon Beam Welding
Soude gwo bout bwa eleetron yo te fè nan yon machin 150-kV 20-mA. Yon vakyòm apeprè 5 x I o-6 torr te konsève pandan soude. Elèktron gwo bout bwa soude rezilta nan yon rapò trè wo nan pwofondè ak lajè ak yon zòn etwat chalè ki afekte.
』Oining pa Dispozisyon Vapè Chimik
Jwenti tengstèn yo te fèt pa depoze metal tengstèn san alliye atravè pwosesis depo chimik vapè3. Tengstèn te depoze pa rediksyon idwojèn nan hexafluoride tengstèn dapre reyaksyon-t la
chalè
WFs(g) + 3H,(g)一–+W(s) + 6HF(g).
Itilizasyon teknik sa a pou rantre yo egzije sèlman ti chanjman nan enstalasyon ak distribisyon koule reyaktif. Avantaj prensipal la nan pwosesis sa a sou plis metòd konvansyonèl nan rantre nan se ke, depi tanperati ki ba yo anplwaye (510 a 650 ° C) yo pi ba anpil pase pwen an k ap fonn nan.

tengstèn (3410 ° C), rkristalizasyon ak posib plis cmbrittlement nan metal la baz fòje tengstèn pa enpurte oswa kwasans grenn yo minimize.
Plizyè konsepsyon jwenti ki gen ladan bouch ak tib-fen yo te fabrike. Depozisyon te fèt ak èd nan yon mandrin kwiv ki te itilize kòm yon aparèy, moso aliyman ak substra. Apre depozisyon yo te fini, yo te retire mandrin eopper la pa grave. Depi lòt travay" te montre ke CVD tengstèn posede konplèks rès ensiste kòm depoze, jwenti sa yo te estrès relicvcd mwen hr nan 1000 ° a 1600 ° C anvan D oswa tès.
Enspeksyon ak Tès
Yo te enspekte jwenti vizyèlman ak pa likid pénétrant ak radyografi anvan yo te teste. Yo te analize chimikman soude tipik pou oksijèn ak nitwojèn (Tablo 2) epi yo te fè anpil egzamen metalografik pandan tout etid la.
Akòz senplisite nannan li yo ak adaptabilite nan ti espesimèn, yo te itilize tès la koube kòm kritè prensipal pou entegrite jwenti ak konparezon nan pwosesis yo. Tanperati tranzisyon ductile-tobrittle yo te detèmine ak yon aparèy koube twa pwen pou jwenti tou de kòm-soude ak apre aje. Echantiyon debaz la pou tès yo koube te longitudinal la

pliye figi, 24t long pa 12t lajè, kote t se epesè echantiyon an. Espesimèn yo te sipòte sou yon span 15t ak koube ak yon plonje nan reyon 4t nan yon pousantaj de 0.5 ipm. Jeyometri sa a te gen tandans nòmalize done yo jwenn sou epesè divès kalite materyèl. Espesimèn yo te anjeneral bese transverse nan kouti a soude (espécimen pliye lonjitidinal) pou bay deformation inifòm nan soude a, zòn ki afekte chalè ak metal debaz; sepandan, kèk espesimèn yo te koube sou kouti a soude (espécimen koube transverse) pou konparezon. Viraj figi yo te itilize nan premye pòsyon ankèt la; sepandan, akòz ti tach ki te jwenn sou faees yo nan pifò soude akòz pwa metal la fonn, yo te ranplase koube rasin yo nan tès pita yo. Yo te swiv rekòmandasyon Konsèy Konsiltatif Materyèl6 ki konsène tès pliye echantiyon fèy yo otank posib. Akòz materyèl limite, yo te chwazi pi piti espesimèn yo rekòmande.
Pou detèmine tanperati tranzisyon koube a, aparèy koube a te fèmen nan yon gwo founo ki kapab byen vit ogmante tanperati a nan 500 ° C. Yon koube nan 90 a 105 degre te eonsidered yon pliye plen. DBTT a te defini kòm tanperati ki pi ba a nan ki speeimen yo bese konplètman san yo pa krake. Malgre ke tès yo te fèt nan lè, dekolorasyon espesimèn yo pa t evidan jiskaske tanperati tès yo te rive nan 400 ° C.

Figi 1

Rezilta pou tengstèn san alyaj
Soudabilite jeneral
Gaz Turzgstea-Arc Welding-Nan gaz tengstèn-arc soude nan 1乍in. epè fèy san alyaj, travay la dwe anpil prechofe pou anpeche echèk frajil anba estrès pwovoke pa chòk tèmik. Figi 2 montre yon ka zo kase tipik ki te pwodwi pa soude san yo pa bon prechofaj. Gwosè grenn nan gwo ak fòm nan soude a ak zòn chalè ki afekte yo evidan nan ka zo kase a. Envestigasyon nan tanperati prechofaj soti nan tanperati chanm nan 540 ° C te montre ke prechofaj nan yon minimòm de 150 ° C te nesesè pou pwodiksyon konsistan nan yon sèl-pas soude bou ki te gratis nan fant. Tanperati sa a koresponn ak DBTI metal debaz la. Prechofaj nan pi wo tanperati pa t parèt nesesè nan tès sa yo men materyèl ki gen yon DBTI ki pi wo, oswa konfigirasyon ki enplike konsantrasyon estrès ki pi grav oswa pati ki pi masiv, ka mande pou prechofaj nan tanperati ki pi wo.
Bon jan kalite a nan yon soude depann anpil sou pwosedi yo itilize nan fabrike metal debaz yo. Soude otojèn nan tengstèn arc-jete yo esansyèlman gratis nan porosite, Fig.
3A, men soude nan tengstèn metaliji poud yo karakterize pa porosite brit, Figi 3 (b), patikilyèman sou liy fizyon an. Kantite porosite sa a, Figi 3B, patikilyèman ansanm 3C, nan soude ki fèt nan yon pwopriyetè, pwodwi porosite ki ba (GE-15 ki te pwodwi pa General Electric Co., Cleveland).
Gaz tengstèn-arc soude nan CVD tungstène gen zòn ki afekte chalè etranj akòz estrikti grenn nan 0£ metaF baz la. Figi 4 montre figi a ak koup transvèsal ki koresponn nan tankou yon gaz tengstèn-arc soude bou. Remake byen ke grenn yo amann nan sifas la substra yo te grandi akòz chalè a nan soude. Epitou evidan se mank de kwasans nan kolòn nan gwo

grenn. Grenn kolòn yo gen gaz
bubb_les nan limit grenn ki te koze pa enpurte fliyò8. Kontinwe, si
se sifas la substrate grenn amann retire anvan soude, soude a pa gen yon zòn metalografik detekte chalè ki afekte. Natirèlman, nan materyèl CVD travay (tankou tib ekstride oswa trase) zòn ki afekte chalè nan soude a gen estrikti nan nòmal rkristalize grenn.
Yo te jwenn fant nan fwontyè grenn kolòn nan RAZ plizyè soude nan tengstèn CVD. Sa a fann, yo montre nan Fig. 5, te koze pa fòmasyon rapid ak kwasans nan bul nan limit grenn yo nan tanperati wo9. Nan tanperati ki wo ki enplike nan soude, bul yo te kapab konsome anpil nan zòn fwontyè grenn jaden an; sa a, konbine avèk estrès ki pwodui pandan refwadisman, rale limit grenn yo apa pou fòme yon krak. Yon etid sou fòmasyon ti wonn nan tengstèn ak lòt depo metal pandan tretman chalè montre ke ti wonn rive nan metal ki depoze anba a 0.3 Tm (tanperati fonn omològ la). Obsèvasyon sa a sijere ke bul gaz fòme pa coalescence nan pòs ki vid ak gaz yo pandan rkwit. Nan ka a nan tengstèn CVD, gaz la se pwobableman fliyò oswa yon konpoze fliyò
Elèktron gwo bout bwa soude-Unalloyed tungstène te elèktron gwo bout bwa soude ak ak san prechofaj. Bezwen pou prechofe varye ak echantiyon an. Pou asire yon soude san fant, prechofaj omwen nan DBTT metal debaz la rekòmande. Elèktron gwo bout bwa soude nan pwodwi metaliji poud yo gen tou porosite soude mansyone deja.

Soude gaz tengstèn-ark soude 一 Nan yon efò pou etabli si wi ou non soude braze ta ka itilize nan avantaj, nou te fè eksperyans ak pwosesis la tengstèn gaz pou fè soude soude sou metaliji poud tengstèn fèy 、 soude yo te fè pa preplasing metal la ranpli ansanm nan jwenti bou anvan soude. Braze soude yo te pwodwi ak Nb, Ta, Mo, Re, ak W-26% Re ki pa alyaj kòm metal ranpli. Kòm espere, te gen porosite nan liy fizyon an nan seksyon metalografik nan tout jwenti (figi 6) depi metal debaz yo te pwodwi metaliji poud. Welds ki fèt ak Nyobyòm ak Molybdène filler metal fann.
Dite yo nan soude ak soude soude yo te konpare pa vle di nan yon etid nan soude chaplèt-sou-plak ki fèt ak tengstèn san alyaj ak W一26% Re kòm metal ranpli. Yo te fè soude gaz tungstenarc ak soude braze lamen sou pwodwi metaliji poud tengstèn san alyaj (porosite ki ba, klas propriétaires (GE-15) ak yon klas komèsyal tipik). Soude ak soude soude nan chak materyèl yo te gen laj nan 900, 1200, 1600 ak 2000 ° C pou l, 10, 100 ak 1000 èdtan. Yo te egzamine espesimèn yo metalografikman, ak travès dite yo te pran atravè soude, zòn ki afekte chalè a, ak metal debaz tou de soude ak apre tretman chalè.

Tablo 2

Figi 2

Depi materyèl yo itilize nan etid sa a se te pwodwi metaliji poud, varye kantite porosite te prezan nan depo soude ak braze soude yo. Yon fwa ankò, jwenti yo te fè ak metaliji metaliji poud metal baz tengstèn te gen plis porosite pase sa yo ki te fè ak porosite ki ba, tengstèn propriétaires. Soudure yo fè ak W-26% Re filler metal te gen mwens porosite pase soude yo te fè ak metal la tengstèn san alyaj.
Pa gen okenn efè tan oswa tanperati yo te disène sou dite nan soude yo te fè ak tengstèn san alyaj kòm metal filler. Kòm soude, mezi yo dite nan soude yo ak metal debaz yo te esansyèlman konstan epi yo pa t 'chanje apre aje. Sepandan, soude yo brase ki fèt ak W—26% Re filler metal yo te konsiderableman pi difisil jan yo pwodui pase metal debaz la (figi 7). Pwobableman dite ki pi wo nan W-Re br立e soude depo a te akòz solid solisyon solid ak / oswa prezans nan faz er tise byen distribye nan estrikti solidifye a. Dyagram nan faz tungstènenium11 montre ke zòn lokalize ki gen gwo kontni rhenium ka rive pandan refwadisman rapid ak rezilta nan fòmasyon nan faz er difisil, frajil nan substruktur ki trè separe. Petèt faz er la te tise byen dispèse nan grenn yo oswa fwontyè grenn yo, byenke pa gen youn ki te gwo ase yo dwe idantifye pa swa egzamen metalografik oswa difraksyon X-ray.
Se dite trase kòm yon fonksyon distans soti nan liy lan sant brase-soude pou diferan tanperati aje nan Figi 7A. Remake byen brid sou chanjman an

nan dite nan liy fizyon an. Avèk ogmantasyon tanperati aje, dite soude soude a diminye jiskaske, apre 100 èdtan nan J 600 ° C, dite a te menm jan ak sa yo ki nan metal la baz tengstèn san alyaj. Tandans sa a nan diminye dite ak ogmante tanperati kenbe vre pou tout tan aje. Ogmante tan nan yon tanperati konstan tou te lakòz yon diminisyon simiJar nan dite, jan yo montre pou yon tanperati aje nan 1200 ° C nan Figi 7B.
Rantre nan depo chimik vapè — Yo te envestige rantre nan tengstèn pa teknik CVD kòm yon metòd pou pwodwi soude nan desen echantiyon divès kalite. Lè yo sèvi ak enstalasyon apwopriye ak mask pou limite depo nan zòn yo vle, yo te mete fèy CVD ak metaliji poud tengstèn epi yo te pwodwi fèmen fen sou tib. Depozisyon nan yon bizo ak yon ang enkli apeprè 90 degre pwodui fann, Fig. 8A, nan entèseksyon yo nan grenn kolòn k ap grandi soti nan yon fas nan bizo a ak substra a (ki te grave ale). Sepandan, jwenti entegrite segondè san yo pa fann oswa akimilasyon brit nan enpurte yo te jwenn, Figi 8B, lè yo te konfigirasyon jwenti a chanje pa fanm k'ap pile figi a nan metal la baz nan yon reyon nan 飞in. tanjant ak rasin soude a. Pou demontre yon aplikasyon tipik nan pwosesis sa a nan fabwikasyon nan eleman gaz, kèk fèmen fen yo te fè nan tib tengstèn. Jwenti sa yo te sere lè yo teste ak yon detektè leak spectrorr:eter mas elyòm.

Figi 3

Figi 4

Figi 5

Pwopriyete mekanik
Tès Bend nan soude fizyon yo te detèmine koub tranzisyon ductile-a-frajil pou plizyè jwenti nan tengstèn san alyaj. Koub yo nan Figi 9 montre ke DBTT a nan de metaliji poud metal debaz yo te apeprè I 50 ° C. Tipikman, DBTT a (tanperati ki pi ba a nan ki ka fè yon koube 90 a 105 degre) nan tou de materyèl ogmante anpil apre soude. . Tanperati tranzisyon yo ogmante apeprè 175 ° C nan yon valè de 325 ° C pou tengstèn tipik metaliji poud ak ogmante apeprè 235 ° C nan yon valè de 385 ° C pou porosite ki ba, materyèl propriétaires. Diferans nan DBTT yo nan materyèl soude ak unwelded te atribiye nan gwosè a grenn gwo ak posib redistribisyon nan enpurte nan soude yo ak zòn chalè ki afekte yo. Rezilta tès yo montre ke DBTT nan metaliji poud tipik tengstèn soude te pi ba pase sa yo ki nan materyèl la propriétaires, menm si lèt la te gen mwens porosite. DBTT ki pi wo nan soude a nan tengstèn nan porosite ki ba ka te akòz gwosè yon ti kras pi gwo grenn li yo, Figi 3A ak 3C.
Rezilta envestigasyon yo pou detèmine DBTT pou yon kantite jwenti nan tengstèn san alyaj yo rezime nan Tablo 3. Tès koube yo te byen sansib a chanjman nan pwosedi tès yo. Viraj rasin yo te parèt pi duktil pase koube figi yo. Yon soulajman estrès byen chwazi apre soude parèt diminye DBTT a anpil. CVD tengstèn la te gen, menm jan soude, DBTT ki pi wo a (560 ℃)；poutan lè yo te bay li yon soulajman estrès 1 èdtan nan 1000 ℃ apre soude, DBTT li yo tonbe a 350 ℃. soulajman estrès nan 1000 ° C apre soude, DBTT li yo tonbe nan 350 ° C. Soulajman estrès nan arc soude metaliji poud tengstèn pou 1 èdtan nan 18000 C redwi DBTT a nan materyèl sa a pa apeprè 100 ° C soti nan valè a detèmine pou li kòm- soude. Yon soulajman estrès nan 1 èdtan nan 1000 ° C sou yon jwenti ki fèt pa metòd CVD pwodui DBTT ki pi ba a (200 ° C). Li ta dwe remake ke, pandan ke tanperati tranzisyon sa a te konsiderableman pi ba pase nenpòt lòt tanperati tranzisyon detèmine nan etid sa a, amelyorasyon an te pwobableman enfliyanse pa to a souch pi ba (0.1 vs 0.5 ipm) yo itilize nan tès sou jwenti CVD.

Tès koube soude soude-gaz tengstèn-arc soude soude ki fèt ak Nb. Ta, Mo, Re, ak W-26% Re kòm metal ranpli yo te tou pliye teste ak rezilta yo anre rezime nan tablo 4. te pi duktilite a te jwenn ak yon soude braze Rhenium.

Malgre ke rezilta etid supèrfè sa a endike ke yon metal filler diferan ka pwodwi jwenti ak pwopriyete mekanik enteryè a nan soude omojèn nan tengstèn, kèk nan metal filler sa yo ka itil nan pratik.

Rezilta pou alyaj tengstèn.