Tungsten lan wesi bisa kasil digabung dening gas tungsten-arc welding,
gas tungsten-arc braze welding, electron beam welding lan dening deposisi uap kimia.

Weldability tungsten lan sawetara wesi digabungake dening casting busur, metalurgi bubuk, utawa chemical-vapor deposition (CVD) Techniques dievaluasi. Akèh-akèhé saka bahan digunakake padha nominal 0,060 ing. sheet nglukis. Proses penyambungan yang digunakan adalah (1) pengelasan gas tungsten-arc, (2) pengelasan gas tungsten-arc braze, (3) pengelasan berkas elektron dan (4) penyambungan dengan CVD.
Tungsten kasil dilas dening kabeh cara iki nanging soundness saka welds banget dipengaruhi dening jinis basa lan logam pangisi (yaiku bubuk utawa produk busur-cast). Contone, welds ing materi busur-cast padha relatif free porositas déné welds ing produk metalurgi bubuk biasane keropos, utamané ing sadawane garis fusi. Kanggo gas tungsten-busur (GTA) welds ing 1/1r, ing. sheet tungsten unalloyed, preheat minimal 150 ° C (kang ditemokaké minangka suhu transisi ductileto-brittle saka logam dasar) welds diprodhuksi free saka retak. Minangka logam dasar, wesi tungsten-rhenium bisa dilas tanpa preheat, nanging porositas uga dadi masalah karo produk bubuk campuran tungsten. Preheating katon ora mengaruhi porositas weld sing utamane minangka fungsi saka jinis logam dasar.
The ductile-to-brittle transition ternperatures (DBIT) kanggo welds tungsten-arc gas ing macem-macem jinis bubuk metalurgi tungsten yaiku 325 nganti 475 ° C, dibandhingake karo 150 ° C kanggo logam dasar lan 425 ° C kanggo beamwelded elektron. tungsten busur.
Welding braze saka tungsten karo logam pangisi beda ketoke ora gawé sifat peserta luwih apik tinimbang cara gabung liyane. We digunakake Nb, Ta, W-26% Re, Mo lan Re minangka logam pangisi ing welds braze. Nb lan Mo nyebabake retak parah.

Gabung dening CVD ing 510 nganti 560 ° C

ngilangi kabeh, nanging mung jumlah cilik saka porositas lan uga ngilangi masalah sing gegandhengan karo suhu dhuwur sing perlu kanggo welding (kayata gandum gedhe ing weld lan zona kena pengaruh panas).
Pambuka
Wesi tungsten lan basis tungsten dianggep kanggo sawetara aplikasi nuklir lan ruang angkasa canggih kalebu piranti konversi termionik, kendaraan mlebu maneh, unsur bahan bakar suhu dhuwur lan komponen reaktor liyane. Kauntungan saka bahan kasebut yaiku kombinasi suhu leleh sing dhuwur banget, kekuwatan sing apik ing suhu sing dhuwur, konduktivitas termal lan listrik sing dhuwur lan tahan karat ing lingkungan tartamtu. Wiwit brittleness mbatesi fabricability sing, migunani bahan iki ing komponen struktural ing kahanan layanan ketat gumantung banget marang pangembangan prosedur welding kanggo nyedhiyani joints sing iso dibandhingke ing sifat kanggo logam dhasar. Mulane, tujuwan saka panliten kasebut yaiku (1) nemtokake sifat mekanik sendi sing diasilake kanthi cara gabung sing beda-beda ing sawetara jinis tungsten sing ora dicampur lan digabungake; (2) ngevaluasi efek saka macem-macem modifikasi ing perawatan panas lan teknik gabung; lan (3) nduduhake kelayakan kanggo nggawe komponen tes sing cocog kanggo aplikasi tartamtu.
Bahan
Tungsten tanpa campuran m叮10 m. lembaran kandel minangka bahan sing paling disenengi. Tungsten unalloyed ing panliten iki diprodhuksi dening metalurgi bubuk, casting busur lan teknik deposisi uap kimia. Tabel 1 nuduhake tingkat impurity saka metalurgi bubuk, CVD lan busur-cast tungsten produk minangka ditampa. Umume ana ing kisaran sing ditemokake ing tungsten

nanging kudu dicathet yen materi CVD ngemot luwih saka norma] jumlah fluorine.
Macem-macem ukuran lan wujud tungsten lan wesi tungsten digabungake kanggo mbandhingake. Sebagéyan gedhé produk metalurgi bubuk sanajan sawetara bahan busur uga dilas. Konfigurasi khusus digunakake kanggo nemtokake kelayakan struktur bangunan lan komponen. Kabeh matenals ditampa ing kondisi kerja kanthi kadhemen kajaba tungsten CVD, sing ditampa minangka disimpen. Amarga saka tambah brittleness saka recrystallized lan gedhe-grained tungsten materi iki gandheng ing kondisi makarya kanggo nyilikake wutah gandum ing zona heataffected. Amarga biaya bahan sing dhuwur lan jumlah sing kasedhiya, kita ngrancang spesimen tes sing nggunakake bahan minimal sing konsisten kanggo entuk informasi sing dikarepake.
tata cara
Wiwit suhu transisi ductile-to-brittle (DBTT) tungsten ing ndhuwur suhu kamar, perawatan khusus kudu digunakake ing penanganan lan mesin supaya ora retak1. Shearing nyebabake retak pinggiran lan kita wis nemokake manawa mesin grinding lan electrodischarge ninggalake mriksa panas ing permukaan. Kajaba padha dibusak dening lapping, retak iki bisa propagate sak welding lan nggunakake sakteruse.
Tungsten, kaya kabeh logam refraktori, kudu dilas ing atmosfer sing murni banget saka gas inert (proses tungsten-busur gas) utawa vakum (beam elektron pro::: ess)2 kanggo nyegah kontaminasi las dening interstitials. Wiwit tungsten nduweni titik leleh paling dhuwur ing kabeh logam (3410 ° C), peralatan welding kudu bisa nahan suhu layanan sing dhuwur.

Tabel 1

Telung proses welding beda digunakake: welding gas tungsten-arc, welding gas tungsten-arc braze lan electron beam welding. Kondisi welding sing perlu kanggo pcnetration lengkap ing input energi minimal ditemtokake kanggo saben materi. Sadurunge welding, materi sheet wis machined menyang 囚in. kosong lebar lan degreased karo etil alkohol. Desain gabungan ana alur kothak tanpa bukaan ROOT.
Gas Tungsten-Arc Welding
Kabeh automatie lan gas manual welds tungsten-busur digawe ing ehamher sing maintained ngisor 5 x aku utawa. torr kanggo bab 1 hr lan banjur backfilled karo argon banget murni. Minangka ditampilake ing Fig. lA, kamar iki dilengkapi mekanisme traversing lan sirah obor kanggo welding otomatis. Workpiece iki dianakaké ing peralatan tembaga kasedhiya karo sisipan tungsten ing kabeh titik kontak kanggo nyegah saka brazed kanggo karya dening ngalahaken welding. Basis peralatan iki mapan ing pemanas kartrij listrik sing preheated karya kanggo suhu sing dipengini, Fig.. 1 B. Kabeh welds digawe ing kacepetan travel mati 10 ipm, eurrent bab 350 amp lan voltase saka 10 kanggo 15 v. .
Gas Tungsten-A『c Braze Welding
Welds braze gas tungsten digawe ing ehamber kanthi atmosfer inert kanthi teknik sing padha

sing kasebut ing ndhuwur. Welds braze manik-onplate digawe karo tungsten lan W-26% Re pangisi logam digawe kanthi manual; Nanging, las braze bokong dilas kanthi otomatis sawise logam pangisi diselehake ing sambungan bokong.
Pengelasan berkas elektron
Welds balok eleetron digawe ing mesin 150-kV 20-mA. A vakum bab 5 x I o-6 torr iki maintained sak welding. Welding sinar elektron ngasilake rasio ambane sing dhuwur banget kanggo jembar lan zona sing kena pengaruh panas sing sempit.
』Oining dening Disposisi Uap Kimia
Sambungan tungsten digawe kanthi nyelehake logam pengisi tungsten sing ora dilapisi liwat proses deposisi uap kimia3. Tungsten setor dening abang hidrogen saka tungsten hexafluoride miturut reaksi-t
panas
WFs(g) + 3H,(g)一–+W(s) + 6HF(g).
Panggunaan teknik iki kanggo gabung mung mbutuhake owah-owahan cilik ing perlengkapan lan distribusi aliran reaktan. Kauntungan utama proses iki tinimbang cara gabung sing luwih konvensional yaiku, amarga suhu sing kurang (510 nganti 650 ° C) luwih murah tinimbang titik leleh.

tungsten (3410 ° C), recrystallization lan bisa luwih cmbrittlement saka logam dasar tungsten wrought dening impurities utawa wutah gandum wis nyilikake.
Sawetara desain gabungan kalebu tutup bokong lan tabung-mburi digawe. Deposition iki dileksanakake karo bantuan saka mandrel tembaga kang digunakake minangka peralatan, Piece alignment lan landasan. Sawise deposition rampung, mandrel eopper dibusak dening etching. Wiwit karya liyane" wis nuduhake yen tungsten CVD nduweni tekanan residual sing kompleks kaya sing disimpen, sendi kasebut minangka relikvcd I jam ing 1000 ° nganti 1600 ° C sadurunge mesin utawa testing.
Inspeksi lan Testing
Sendi dipriksa kanthi visual lan kanthi penetrant cair lan radiografi sadurunge dites. Welds khas dianalisis kanthi kimia kanggo oksigen lan nitrogen (Tabel 2) lan pemeriksaan metallografi sing ekstensif ditindakake sajrone panliten kasebut.
Amarga kesederhanaan lan adaptasi kanggo spesimen cilik, tes bend digunakake minangka kriteria utama kanggo integritas gabungan lan emparison proses. Temperatur transisi ductile-tobrittle ditemtokake kanthi piranti bending telung titik kanggo sambungan sing dilas lan sawise tuwa. Spesimen dhasar kanggo tes tikungan yaiku longitudinal

bend pasuryan, 24t dawa lan 12t sudhut, ngendi t punika kekandelan spesimen. Spesimen didhukung ing span 15t lan ditekuk nganggo plunger radius 4t kanthi kecepatan 0,5 ipm. Geometri iki cenderung kanggo normalake data sing dipikolehi ing macem-macem kekandelan bahan. Spesimen biasane ditekuk transversal menyang lapisan las (spesimen lengkung longitudinal) kanggo nyedhiyakake deformasi seragam saka las, zona sing kena panas lan logam dasar; Nanging, sawetara spesimen ditekuk ing sadawane jahitan las (transverse bend spesimen) kanggo mbandhingake. Bends pasuryan digunakake ing bagean dhisikan saka diselidiki; Nanging, amarga saka kedudukan tipis ditemokaké ing faees paling welds amarga bobot saka logam molten, bends ROOT padha diganti ing tes mengko. Rekomendasi saka Dewan Penasehat Material6 sing gegayutan karo uji coba lengkungan spesimen lembaran ditindakake kanthi rapet. Amarga materi sing winates, spesimen sing paling cilik dipilih.
Kanggo nemtokake suhu transisi bend, apparatus mlengkung iki terlampir ing tungku saged cepet mundhakaken suhu kanggo 500 ° C. A bend saka 90 kanggo 105 deg iki eonsidered bend lengkap. DBTT ditetepake minangka suhu paling ngisor ing ngendi speeimen mbengkongake kanthi tanpa craeking. Sanajan tes kasebut ditindakake ing udara, owah-owahan warna spesimen ora katon nganti suhu tes tekan 400 ° C.

Gambar 1

Asil kanggo Unalloyed Tungsten
Umum Weldability
Gas Turzgstea-Arc Welding-Ing gas tungsten-arc welding saka 1乍in. sheet unalloyed nglukis, karya kudu mesti preheated kanggo nyegah Gagal brittle ing kaku sing disebabake dening kejut termal. Gambar 2 nuduhake fraktur khas sing diprodhuksi dening welding tanpa preheating sing tepat. Ukuran gandum gedhe lan wangun saka weld lan heataffected zona katon ing fraktur. Investigation ternperatures preheating saka suhu kamar kanggo 540 ° C nuduhake yen preheating kanggo minimal 150 ° C perlu kanggo produksi konsisten welds butt siji-pass sing bebas saka retak. Suhu iki cocog karo DBTI saka logam dasar. Preheating menyang suhu sing luwih dhuwur katon ora perlu ing tes kasebut, nanging materi kanthi DBTI sing luwih dhuwur, utawa konfigurasi sing ngemot konsentrasi stres sing luwih abot utawa bagean sing luwih gedhe, bisa uga mbutuhake pemanasan awal menyang suhu sing luwih dhuwur.
Kualitas weldment gumantung banget marang prosedur sing digunakake kanggo nggawe logam dasar. Welds autogenous ing tungsten arc-cast sejatine bebas saka porositas, Fig.
3A, nanging welds ing wêdakakêna metallurgy tungsten ditondoi dening porositas reged, Fig. 3 (b), utamané ing sadawane garis fusi. Jumlah porositas iki, Fig. 3B, utamané bebarengan 3C, ing welds digawe ing proprietary, prodhuk porositas kurang (GE-15 diprodhuksi dening General Electric Co., Cleveland).
Las tungsten-arc gas ing tungsten CVD duwe zona kena pengaruh panas sing ora biasa amarga struktur butir 0£metaF dasar. Figure 4 nuduhake pasuryan lan cocog bagean salib saka gas tungsten-busur las butt kuwi. Elinga yen biji-bijian sing apik ing permukaan substrat wis tuwuh amarga panas saka welding. Uga kabukten yaiku kekurangan wutah saka columnar gedhe

biji-bijian. Butiran columnar duwe gas
bubb_les ing wates butir disebabake impurities fluorme8. Akibate, yen
lumahing landasan gandum nggoleki dibusak sadurunge welding, weldment ora ngemot zona panas-dideteksi metallographically. Mesthi, ing materi CVD makarya (kayata extruded utawa digambar tubing) zona panas-kena pengaruh las duwe struktur gandum recrystallized normal.
Retak ditemokaké ing wates gandum columnar ing RAZ sawetara welds ing CVD tungsten. Retak iki, ditampilake ing Fig. 5, disebabake dening tatanan cepet lan wutah saka umpluk ing wates gandum ing hightemperatures9. Ing suhu dhuwur sing melu welding, gelembung bisa ngonsumsi akeh wilayah wates gandum; iki, digabungake karo kaku diprodhuksi sak cooling, ditarik wates gandum loro kanggo mbentuk retak. Panaliten babagan pambentukan gelembung ing tungsten lan celengan logam liyane sajrone perawatan panas nuduhake yen gelembung dumadi ing logam sing disimpen ing ngisor 0,3 Tm (suhu leleh homolog). Pengamatan iki nyatake yen gelembung gas dibentuk kanthi nggabungake kekosongan lan gas nalika anil. Ing kasus tungsten CVD, gas kasebut mbokmenawa fluorine utawa senyawa fluoride
Electron Beam Welding-Unalloyed tungsten iki berkas elektron gandheng karo lan tanpa preheating. Kebutuhan kanggo preheat beda-beda karo spesimen. Kanggo mesthekake las free saka retak, dianjurake kanggo preheating paling kanggo DBTT saka logam dhasar. Welds sinar elektron ing produk metalurgi bubuk uga duwe porositas weld sing kasebut sadurunge.

Gas Tungsten-Arc Braze Welding一Ing upaya kanggo netepake apa welding braze bisa digunakake kanggo kauntungan, kita experimented karo proses tungstenarc gas kanggo nggawe welds braze ing wêdakakêna metalurgi tungsten sheet, Welds braze digawe dening preplacing logam pangisi bebarengan butt joint sadurunge welding. Braze welds padha diprodhuksi karo unalloyed Nb, Ta, Mo, Re, lan W-26% Re minangka logam pangisi. Kaya sing dikarepake, ana porositas ing garis fusi ing bagean metalografi kabeh sendi (Gambar 6) amarga logam dasar minangka produk metalurgi bubuk. Welds digawe karo logam pangisi niobium lan molibdenum retak.
Kekerasan welds lan welds braze dibandhingake kanthi sinau babagan welds bead-on-plate sing digawe karo tungsten tanpa paduan lan W一26% Re minangka logam pengisi. Welds tungstenarc gas lan welds braze digawe kanthi manual ing produk metalurgi bubuk tungsten tanpa campuran (kelas porositas rendah, proprietary (GE-15) lan kelas komersial khas). Welds lan braze welds ing saben materi padha umur ing 900, 1200, 1600 lan 2000 ° C kanggo l, 10, 100 lan 1000 hr. Spesimen kasebut ditliti kanthi metallografis, lan lintasan kekerasan dijupuk ngliwati las, zona kena panas, lan logam dasar sing dilas lan sawise perawatan panas.

Tabel 2

Gambar 2

Amarga bahan sing digunakake ing panliten iki yaiku produk metalurgi bubuk, jumlah porositas sing beda-beda ana ing endapan las lan braze. Maneh, ing joints digawe karo wêdakakêna metalurgi khas tungsten logam dhasar wis porosity luwih saka sing digawe karo porositas kurang, tungsten tertutup. Welds braze digawe karo W-26% Re pangisi logam kurang porosity saka welds digawe karo unalloyed tungsten pangisi logam.
Ora ana pengaruh wektu utawa suhu sing bisa ditemokake ing kekerasan welds sing digawe karo tungsten sing ora dilapisi minangka logam pengisi. Minangka gandheng, pangukuran atose saka weld lan logam dhasar padha ateges pancet lan ora owah sawise tuwa. Nanging, welds braze digawe karo W-26% Re logam pangisi padha banget harder minangka diprodhuksi saka logam dhasar (Fig. 7). Mbokmenawa hardness luwih saka simpenan weld W-Re br立e amarga hardening solusi ngalangi lan / utawa anané er phase sacoro apik mbagekke ing struktur solidified. Diagram fase tungstenrhenium11 nuduhake yen wilayah lokal isi rhenium dhuwur bisa kedadeyan sajrone pendinginan kanthi cepet lan nyebabake pembentukan fase er sing keras lan rapuh ing substruktur sing dipisahake. Bisa uga fase er nyebar kanthi apik ing wates butir utawa gandum, sanajan ora ana sing cukup gedhe sing bisa diidentifikasi kanthi pemeriksaan metalografi utawa difraksi sinar-X.
Atose diplot minangka fungsi saka kadohan saka garis tengah braze-las kanggo suhu tuwa beda Fig.. 7A. Wigati owah-owahan sing dumadakan

ing atose ing garis fusi. Kanthi nambah suhu tuwa, atose saka las braze suda nganti, sawise 100 hr ing J 600 ° C, atose padha karo logam dasar tungsten unalloyed. Tren iki nyuda kekerasan kanthi nambah suhu tetep bener kanggo kabeh wektu tuwa. Tambah wektu ing suhu pancet uga nyebabake nyuda simiJar ing atose, minangka ditampilake kanggo suhu tuwa 1200 ° C ing Fig. 7B.
Gabung kanthi Deposisi Uap Kimia - Gabungan tungsten kanthi teknik CVD diselidiki minangka cara kanggo ngasilake welds ing macem-macem desain spesimen. Kanthi nggunakake peralatan lan topeng sing cocog kanggo mbatesi deposisi menyang wilayah sing dikarepake, lembaran tungsten metalurgi wêdakakêna lan wêdakakêna digabungake lan nutup tutup ing pipa diprodhuksi. Deposition menyang bevel karo amba klebu saka bab 90 deg diprodhuksi cracking, Fig. 8A, ing intersections pari-parian columnar tuwuh saka siji pasuryan saka bevel lan landasan (kang etched adoh). Nanging, joints integritas dhuwur tanpa retak utawa buildup reged saka impurities dijupuk, Fig. 8B, nalika konfigurasi joints diganti dening grinding pasuryan saka logam dhasar kanggo radius 飞in. tangen kanggo ROOT saka las. Kanggo nduduhake aplikasi khas proses iki ing fabrikasi unsur bahan bakar, sawetara penutupan pungkasan digawe ing tabung tungsten. Sambungan iki kenceng nalika dites nganggo detektor kebocoran massa helium.

Gambar 3

Gambar 4

Gambar 5

Sifat Mekanik
Tes Bend saka Fusion Welds 一 ulet-kanggo-brittle kurva transisi ditemtokake kanggo macem-macem joints ing tungsten unalloyed. Kurva ing Fig. 9 nuduhake yen DBTT saka rong logam dasar metalurgi bubuk kira-kira I 50 ° C. Biasane, ing DBTT (suhu paling ing kang 90 kanggo 105 deg bend bisa digawe) saka loro bahan tambah nemen sawise welding. . Suhu transisi tambah udakara 175 ° C dadi nilai 325 ° C kanggo tungsten metalurgi bubuk khas lan tambah kira-kira 235 ° C dadi nilai 385 ° C kanggo porositas sing kurang, materi proprietary. Bentenipun ing DBTT saka materi gandheng lan unwelded iki lantaran kanggo ukuran gandum gedhe lan bisa redistribution impurities saka welds lan zona kena pengaruh panas. Asil tes nuduhake yen DBTT welds tungsten metalurgi bubuk khas luwih murah tinimbang materi sing diduweni, sanajan sing terakhir nduweni porositas kurang. Ing DBTT luwih saka las ing tungsten porosity kurang bisa uga amarga ukuran gandum rada gedhe, Fig.. 3A lan 3C.
Asil investigasi kanggo nemtokake DBTT kanggo sawetara joints ing tungsten unalloyed rangkuman ing Tabel 3. Tes bend cukup sensitif kanggo owah-owahan ing prosedur testing. Bending akar katon luwih ulet tinimbang bend pasuryan. A relief kaku sing dipilih kanthi bener sawise welding katon nyuda DBTT kanthi signifikan. Tungsten CVD wis, minangka gandheng, DBTT paling dhuwur (560 ℃) ； nanging nalika diwenehi relief kaku 1 jam 1000 ℃ sawise welding, DBTT sawijining dropped kanggo 350 ℃. relief kaku 1000 ° C sawise welding, DBTT sawijining dropped kanggo 350 ° C. relief kaku busur gandheng metalurgi tungsten kanggo 1 hr ing 18000 C suda DBTT materi iki dening bab 100 ° C saka nilai ditemtokake kanggo iku minangka- dilas. Pengurangan stres 1 jam ing 1000 ° C ing sambungan sing digawe kanthi metode CVD ngasilake DBTT paling murah (200 ° C). Sampeyan kudu nyatet sing, nalika ternperature transisi iki banget luwih murah tinimbang suhu transisi liyane ditemtokake ing panaliten iki, asil dandan iki mbokmenawa dipengaruhi dening tingkat galur ngisor (0,1 vs 0,5 ipm) digunakake ing tes ing joints CVD.

Tes Bend saka welds braze-gas tungsten-arc braze welds digawe karo Nb. Ta, Mo, Re, lan W-26% Re minangka logam ngisi uga bend dites lan asil anre rangkuman ing Tabel 4. ductility paling iki dijupuk karo las braze rhenium.

Sanajan asil panaliten sepintas iki nuduhake manawa logam pengisi sing ora padha bisa ngasilake sambungan kanthi sifat mekanik interior menyang omah welds homogen ing tungsten, sawetara logam pengisi kasebut bisa migunani ing praktik.

Asil kanggo Tungsten Alloys.