ทังสเตนและโลหะผสมสามารถเข้าร่วมได้สำเร็จโดยการเชื่อมทังสเตนอาร์คด้วยแก๊ส
การเชื่อมด้วยแก๊สทังสเตนอาร์กเบรซ การเชื่อมลำแสงอิเล็กตรอน และโดยการสะสมไอสารเคมี

ประเมินความสามารถในการเชื่อมของทังสเตนและโลหะผสมจำนวนหนึ่งที่รวมเข้าด้วยกันโดยการหล่อแบบอาร์ค โลหะผสมผง หรือเทคนิคการสะสมไอสารเคมี (CVD) วัสดุที่ใช้ส่วนใหญ่เป็นแผ่นหนา 0.060 นิ้ว กระบวนการเชื่อมที่ใช้คือ (1) การเชื่อมทังสเตนอาร์กด้วยแก๊ส (2) การเชื่อมด้วยแก๊สทังสเตนอาร์กประสาน (3) การเชื่อมลำแสงอิเล็กตรอน และ (4) การเชื่อมต่อโดย CVD
การเชื่อมทังสเตนประสบความสำเร็จด้วยวิธีการทั้งหมดนี้ แต่ความสมบูรณ์ของการเชื่อมได้รับอิทธิพลอย่างมากจากประเภทของโลหะฐานและโลหะตัวเติม (เช่น ผลิตภัณฑ์ที่เป็นผงหรืออาร์คคาสต์) ตัวอย่างเช่น การเชื่อมในวัสดุอาร์คคาสนั้นค่อนข้างจะปราศจากความพรุน ในขณะที่การเชื่อมในผลิตภัณฑ์โลหะวิทยาที่เป็นผงมักจะมีรูพรุน โดยเฉพาะอย่างยิ่งตามแนวฟิวชั่น สำหรับการเชื่อมแก๊สทังสเตนอาร์ก (GTA) ในแผ่นทังสเตนที่ไม่เจือขนาด 1/ 1r ใน นิ้ว ให้ความร้อนขั้นต่ำที่ 150° C (ซึ่งพบว่ามีอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านแบบเหนียวและเปราะของโลหะฐาน) ทำให้รอยเชื่อมไม่มีรอยแตกร้าว เนื่องจากเป็นโลหะฐาน โลหะผสมทังสเตน-รีเนียมจึงสามารถเชื่อมได้โดยไม่ต้องอุ่นก่อน แต่ความพรุนก็เป็นปัญหากับผลิตภัณฑ์ผงโลหะผสมทังสเตนเช่นกัน การอุ่นเครื่องดูเหมือนจะไม่ส่งผลต่อความพรุนของรอยเชื่อม ซึ่งเป็นหน้าที่หลักของโลหะฐาน
อุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านแบบเหนียวไปเป็นเปราะ (DBIT) สำหรับการเชื่อมทังสเตนอาร์คก๊าซในทังสเตนโลหะวิทยาผงประเภทต่างๆ อยู่ที่ 325 ถึง 475° C เทียบกับ 150° C สำหรับโลหะฐานและ 425° C สำหรับการเชื่อมบีมอิเล็กตรอน ทังสเตนหล่อโค้ง
การเชื่อมแบบเบรซของทังสเตนกับโลหะตัวเติมที่แตกต่างกันไม่ได้ให้คุณสมบัติของข้อต่อที่ดีไปกว่าวิธีการเชื่อมแบบอื่นๆ เราใช้ Nb, Ta, W-26% Re, Mo และ Re เป็นโลหะตัวเติมในการเชื่อมประสาน Nb และ Mo ทำให้เกิดการแตกร้าวอย่างรุนแรง

เข้าร่วมโดย CVD ที่อุณหภูมิ 510 ถึง 560° C

ขจัดความพรุนทั้งหมดยกเว้นปริมาณเล็กน้อย และยังขจัดปัญหาที่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิสูงที่จำเป็นสำหรับการเชื่อม (เช่น เมล็ดขนาดใหญ่ในบริเวณเชื่อมและบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน)
การแนะนำ
โลหะผสมทังสเตนและทังสเตนฐานกำลังได้รับการพิจารณาสำหรับการใช้งานนิวเคลียร์และอวกาศขั้นสูงจำนวนหนึ่ง รวมถึงอุปกรณ์แปลงความร้อน ยานพาหนะกลับเข้า ส่วนประกอบเชื้อเพลิงที่มีอุณหภูมิสูง และส่วนประกอบเครื่องปฏิกรณ์อื่น ๆ ข้อดีของวัสดุเหล่านี้คือการรวมกันของอุณหภูมิหลอมละลายที่สูงมาก ความแข็งแรงที่ดีที่อุณหภูมิสูง การนำความร้อนและไฟฟ้าสูง และความต้านทานต่อการกัดกร่อนที่เพียงพอในบางสภาพแวดล้อม เนื่องจากความเปราะบางจำกัดความสามารถในการขึ้นรูป ประโยชน์ของวัสดุเหล่านี้ในส่วนประกอบโครงสร้างภายใต้เงื่อนไขการบริการที่เข้มงวดจึงขึ้นอยู่กับการพัฒนาขั้นตอนการเชื่อมเพื่อให้ข้อต่อมีคุณสมบัติเทียบเท่ากับโลหะฐานเป็นอย่างมาก ดังนั้น วัตถุประสงค์ของการศึกษาเหล่านี้คือ (1) กำหนดคุณสมบัติเชิงกลของข้อต่อที่เกิดจากวิธีการต่อที่แตกต่างกันในทังสเตนที่ไม่เจือและทังสเตนเจือหลายประเภท; (2) ประเมินผลกระทบของการปรับเปลี่ยนต่างๆ ในการอบชุบด้วยความร้อนและเทคนิคการเชื่อม และ (3) แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการผลิตส่วนประกอบทดสอบที่เหมาะสมกับการใช้งานเฉพาะด้าน
วัสดุ
ทังสเตนไม่เจือ ม.10 ม. แผ่นหนาเป็นวัสดุที่น่าสนใจที่สุด ทังสเตนที่ไม่ได้เจือในการศึกษานี้ผลิตโดยเทคนิคผงโลหะวิทยา การหล่ออาร์ก และเทคนิคการสะสมไอด้วยสารเคมี ตารางที่ 1 แสดงระดับสิ่งเจือปนของผลิตภัณฑ์โลหะผง, CVD และผลิตภัณฑ์ทังสเตนอาร์คคาสท์ตามที่ได้รับ ส่วนใหญ่ตกอยู่ในช่วงที่พบในชื่อทังสเตน

แต่ควรสังเกตว่าวัสดุ CVD มีปริมาณฟลูออรีนมากกว่าปกติ]
ขนาดและรูปร่างของโลหะผสมทังสเตนและทังสเตนถูกนำมาเปรียบเทียบกัน ส่วนใหญ่เป็นผลิตภัณฑ์โลหะวิทยาแบบผง แม้ว่าจะมีการเชื่อมวัสดุอาร์คคาสบางส่วนก็ตาม มีการใช้การกำหนดค่าเฉพาะเพื่อกำหนดความเป็นไปได้ของโครงสร้างและส่วนประกอบของอาคาร วัสดุทั้งหมดได้รับมาในสภาพการทำงานที่เย็นเต็มที่ ยกเว้นทังสเตน CVD ซึ่งได้รับการฝากไว้ เนื่องจากความเปราะบางที่เพิ่มขึ้นของทังสเตนที่มีเม็ดเกรนขนาดใหญ่และตกผลึกใหม่ วัสดุจึงถูกเชื่อมในสภาพการทำงานเพื่อลดการเติบโตของเกรนในบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน เนื่องจากมีต้นทุนวัสดุที่สูงและมีปริมาณค่อนข้างน้อย เราจึงออกแบบชิ้นงานทดสอบที่ใช้ปริมาณวัสดุน้อยที่สุดซึ่งสอดคล้องกับการได้รับข้อมูลที่ต้องการ
ขั้นตอน
เนื่องจากอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านจากเหนียวไปเป็นเปราะ (DBTT) ของทังสเตนสูงกว่าอุณหภูมิห้อง จึงต้องใช้ความระมัดระวังเป็นพิเศษในการจัดการและตัดเฉือนเพื่อหลีกเลี่ยงการแตกร้าว1 การตัดเฉือนทำให้เกิดการแตกร้าวของขอบ และเราพบว่าการเจียรและการตัดเฉือนด้วยกระแสไฟฟ้าทำให้มีการตรวจสอบความร้อนบนพื้นผิว รอยแตกเหล่านี้อาจแพร่กระจายระหว่างการเชื่อมและการใช้งานในภายหลัง เว้นแต่จะถูกกำจัดออกโดยการขัด
ทังสเตน เช่นเดียวกับโลหะทนไฟอื่นๆ จะต้องเชื่อมในบรรยากาศที่บริสุทธิ์มากของก๊าซเฉื่อย (กระบวนการทังสเตนอาร์คของก๊าซ) หรือสุญญากาศ (ลำแสงอิเล็กตรอนโปร:::ess)2 เพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนของรอยเชื่อมจากสิ่งของคั่น เนื่องจากทังสเตนมีจุดหลอมเหลวสูงที่สุดในบรรดาโลหะทั้งหมด (3410° C) อุปกรณ์การเชื่อมจึงต้องสามารถทนต่ออุณหภูมิการใช้งานที่สูงได้

ตารางที่ 1

มีการใช้กระบวนการเชื่อมที่แตกต่างกันสามกระบวนการ: การเชื่อมทังสเตนอาร์กด้วยแก๊ส การเชื่อมด้วยแก๊สทังสเตนอาร์กเบรซ และการเชื่อมลำแสงอิเล็กตรอน เงื่อนไขการเชื่อมที่จำเป็นสำหรับการทำพีซีเนทที่สมบูรณ์โดยป้อนพลังงานขั้นต่ำถูกกำหนดไว้สำหรับวัสดุแต่ละชนิด ก่อนการเชื่อม วัสดุแผ่นจะถูกกลึงเข้า囚in ช่องว่างกว้างและล้างไขมันด้วยเอทิลแอลกอฮอล์ การออกแบบข้อต่อเป็นแบบร่องสี่เหลี่ยมไม่มีรูเปิด
การเชื่อมแก๊สทังสเตน-อาร์ค
การเชื่อมทังสเตนอาร์คแบบอัตโนมัติและแบบแมนนวลทั้งหมดถูกสร้างขึ้นใน ehamher ที่ได้รับการบำรุงรักษาต่ำกว่า 5 x I หรือ torr เป็นเวลาประมาณ 1 ชั่วโมง จากนั้นเติมอาร์กอนที่บริสุทธิ์มากกลับเข้าไป ดังที่แสดงในรูปที่ lA ห้องนี้ได้รับการติดตั้งกลไกการเคลื่อนที่และหัวคบเพลิงสำหรับการเชื่อมอัตโนมัติ ชิ้นงานถูกยึดไว้ในฟิกซ์เจอร์ทองแดงที่มีเม็ดมีดทังสเตนอยู่ที่จุดสัมผัสทุกจุด เพื่อป้องกันไม่ให้ชิ้นงานถูกบัดกรีด้วยจังหวะการเชื่อม ฐานของฟิกซ์เจอร์นี้เป็นที่ตั้งของเครื่องทำความร้อนแบบตลับไฟฟ้าที่จะอุ่นงานจนถึงอุณหภูมิที่ต้องการ รูปที่ 1 B รอยเชื่อมทั้งหมดทำที่ความเร็วเคลื่อนที่ 10 ipm ค่ากระแสไฟฟ้าประมาณ 350 แอมป์ และแรงดันไฟฟ้า 10 ถึง 15 v .
แก๊สทังสเตน-A การเชื่อมแบบ Braze
การเชื่อมด้วยแก๊สทังสเตนเป็นการเชื่อมประสานถูกสร้างขึ้นใน ehamber ที่มีบรรยากาศเฉื่อยโดยใช้เทคนิคที่คล้ายกับ

ที่อธิบายไว้ข้างต้น การเชื่อมประสานด้วยลูกปัดบนแผ่นทำด้วยทังสเตนและโลหะเติม W—26% Re ถูกสร้างขึ้นด้วยมือ อย่างไรก็ตาม การเชื่อมแบบบัดกรีแบบชนจะถูกเชื่อมโดยอัตโนมัติหลังจากวางโลหะเติมลงในข้อต่อแบบชน
การเชื่อมลำแสงอิเล็กตรอน
การเชื่อมลำแสงอีลีตรอนถูกสร้างขึ้นในเครื่องจักร 150-kV 20-mA รักษาสุญญากาศประมาณ 5 x I o-6 torr ในระหว่างการเชื่อม การเชื่อมลำแสงอิเล็กตรอนส่งผลให้มีอัตราส่วนความลึกต่อความกว้างสูงมาก และมีโซนรับความร้อนที่แคบ
』เกิดจากการกำจัดไอสารเคมี
ข้อต่อทังสเตนถูกสร้างขึ้นโดยการฝากโลหะตัวเติมทังสเตนที่ไม่ผ่านการเจือผ่านกระบวนการสะสมไอสารเคมี ทังสเตนถูกสะสมโดยรีดักชันไฮโดรเจนของทังสเตนเฮกซาฟลูออไรด์ตามปฏิกิริยา-t
ความร้อน
WFs(g) + 3H,(g)一–+W(s) + 6HF(g)
การใช้เทคนิคนี้ในการเชื่อมจำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงฟิกซ์เจอร์และการกระจายการไหลของสารตัวทำปฏิกิริยาเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ข้อได้เปรียบหลักของกระบวนการนี้เหนือวิธีการต่อแบบทั่วไปคือ เนื่องจากอุณหภูมิต่ำที่ใช้ (510 ถึง 650 ° C) จะต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของ

ทังสเตน (3,410 ° C) การตกผลึกซ้ำ และการเปราะเพิ่มเติมของโลหะฐานทังสเตนที่ทำขึ้นโดยสิ่งเจือปนหรือการเจริญเติบโตของเมล็ดพืชจะลดลง
มีการออกแบบข้อต่อหลายอย่าง รวมถึงการปิดก้นและปลายท่อ การสะสมทำได้โดยใช้แมนเดรลทองแดงซึ่งใช้เป็นอุปกรณ์ยึด ชิ้นส่วนจัดตำแหน่ง และซับสเตรต หลังจากการทับถมเสร็จสิ้น แมนเดรลอีปเปอร์ก็ถูกเอาออกโดยการแกะสลัก เนื่องจากงานอื่นๆ” ได้แสดงให้เห็นว่าทังสเตน CVD มีความเค้นตกค้างที่ซับซ้อนเมื่อสะสมอยู่ ข้อต่อเหล่านี้ได้รับความเค้นสะสม I ชม. ที่ 1000 ° ถึง 1600 ° C ก่อนการตัดเฉือนหรือการทดสอบ
การตรวจสอบและทดสอบ
ข้อต่อได้รับการตรวจสอบด้วยสายตาและโดยของเหลวแทรกซึมและการถ่ายภาพรังสีก่อนทำการทดสอบ รอยเชื่อมทั่วไปได้รับการวิเคราะห์ทางเคมีสำหรับออกซิเจนและไนโตรเจน (ตารางที่ 2) และทำการตรวจสอบทางโลหะวิทยาอย่างละเอียดตลอดการศึกษา
เนื่องจากความเรียบง่ายโดยธรรมชาติและสามารถปรับให้เข้ากับชิ้นงานขนาดเล็กได้ การทดสอบการโค้งงอจึงถูกใช้เป็นเกณฑ์หลักสำหรับความสมบูรณ์ของข้อต่อและความสมดุลของกระบวนการ อุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านแบบเหนียว-ถึงเปราะถูกกำหนดด้วยเครื่องดัดแบบสามจุดสำหรับข้อต่อทั้งแบบเชื่อมและหลังการเสื่อมสภาพ ชิ้นงานพื้นฐานสำหรับการทดสอบการโค้งงอคือชิ้นงานตามยาว

การโค้งงอของหน้า ยาว 24 ตัน กว้าง 12 ตัน โดยที่ t คือความหนาของชิ้นงานทดสอบ ชิ้นงานได้รับการรองรับในช่วง 15 ตันและงอด้วยลูกสูบที่มีรัศมี 4 ตันที่อัตรา 0.5 ipm เรขาคณิตนี้มีแนวโน้มที่จะทำให้ข้อมูลที่ได้รับจากความหนาต่างๆ ของวัสดุเป็นมาตรฐาน โดยปกติชิ้นงานจะถูกโค้งงอตามขวางกับตะเข็บเชื่อม (ชิ้นงานโค้งงอตามยาว) เพื่อให้แนวเชื่อม โซนที่ได้รับความร้อน และโลหะฐานเสียรูปสม่ำเสมอ อย่างไรก็ตาม มีชิ้นงานบางส่วนงอไปตามตะเข็บเชื่อม (ชิ้นงานโค้งตามขวาง) เพื่อการเปรียบเทียบ การโค้งงอใบหน้าถูกนำมาใช้ในช่วงแรกของการสอบสวน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากรอยบากเล็กน้อยที่พบในรอยเชื่อมส่วนใหญ่เนื่องจากน้ำหนักของโลหะหลอมเหลว การโค้งงอของรากจึงถูกแทนที่ในการทดสอบในภายหลัง มีการปฏิบัติตามคำแนะนำของคณะกรรมการที่ปรึกษาด้านวัสดุ6 ที่เกี่ยวข้องกับการทดสอบการโค้งงอของชิ้นงานทดสอบแบบแผ่นอย่างใกล้ชิดที่สุด เนื่องจากวัสดุมีจำกัด จึงเลือกตัวอย่างที่เล็กที่สุดที่แนะนำ
เพื่อกำหนดอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านของการโค้งงอ อุปกรณ์ดัดงอถูกปิดไว้ในเตาเผาที่สามารถเพิ่มอุณหภูมิได้อย่างรวดเร็วเป็น 500 ° C การโค้งงอ 90 ถึง 105 องศาถูกหักล้างจากการโค้งงอแบบเต็ม DBTT ถูกกำหนดให้เป็นอุณหภูมิต่ำสุดที่สปีเมนงอจนสุดโดยไม่เกิดเสียงแคร็ก แม้ว่าการทดสอบจะดำเนินการในอากาศ แต่การเปลี่ยนสีของชิ้นงานก็ไม่ปรากฏชัดเจนจนกว่าอุณหภูมิทดสอบจะสูงถึง 400 ° C

รูปที่ 1

ผลลัพธ์สำหรับทังสเตนที่ไม่ได้เจือ
ความสามารถในการเชื่อมทั่วไป
การเชื่อมแก๊ส Turzgstea-Arc—ในการเชื่อมทังสเตนด้วยแก๊สขนาด 1乍in แผ่นหนาที่ไม่มีการเจือ งานจะต้องได้รับความร้อนอย่างมากเพื่อป้องกันความล้มเหลวเปราะภายใต้ความเครียดที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงความร้อน รูปที่ 2 แสดงการแตกหักทั่วไปที่เกิดจากการเชื่อมโดยไม่ได้รับการอุ่นอย่างเหมาะสม ขนาดและรูปร่างเกรนขนาดใหญ่ของรอยเชื่อมและบริเวณที่ได้รับความร้อนจะเห็นได้ชัดในการแตกหัก การตรวจสอบอุณหภูมิการอุ่นอุณหภูมิจากอุณหภูมิห้องถึง 540°C แสดงให้เห็นว่าการอุ่นอุณหภูมิขั้นต่ำ 150°C เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการผลิตการเชื่อมชนแบบผ่านครั้งเดียวอย่างสม่ำเสมอซึ่งปราศจากรอยแตกร้าว อุณหภูมินี้สอดคล้องกับ DBTI ของโลหะฐาน ดูเหมือนว่าการอุ่นที่อุณหภูมิสูงกว่านั้นไม่จำเป็นในการทดสอบเหล่านี้ แต่วัสดุที่มี DBTI สูงกว่า หรือการกำหนดค่าที่เกี่ยวข้องกับความเข้มข้นของความเครียดที่รุนแรงกว่าหรือชิ้นส่วนที่มีขนาดใหญ่กว่า อาจจำเป็นต้องอุ่นที่อุณหภูมิอุณหภูมิที่สูงขึ้น
คุณภาพของการเชื่อมขึ้นอยู่กับขั้นตอนที่ใช้ในการผลิตโลหะฐานเป็นอย่างมาก การเชื่อมอัตโนมัติในทังสเตนอาร์คคาสท์โดยพื้นฐานแล้วจะปราศจากความพรุน รูปที่ 1
3A แต่การเชื่อมในทังสเตนโลหะวิทยาที่เป็นผงมีลักษณะเฉพาะคือมีความพรุนรวม รูปที่ 3 (b) โดยเฉพาะตามแนวฟิวชัน ปริมาณของความพรุนนี้ รูปที่ 3B โดยเฉพาะตามแนว 3C ในรอยเชื่อมที่ทำขึ้นในผลิตภัณฑ์ที่มีความพรุนต่ำที่เป็นกรรมสิทธิ์ (GE-15 ผลิตโดย General Electric Co., Cleveland)
การเชื่อมแบบทังสเตนอาร์กด้วยแก๊สในทังสเตน CVD มีโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนที่ผิดปกติ เนื่องจากโครงสร้างของเกรนมีค่าเท่ากับ metaF พื้นฐาน รูปที่ 4 แสดงผิวหน้าและหน้าตัดที่สอดคล้องกันของการเชื่อมชนส่วนโค้งทังสเตนแก๊ส โปรดทราบว่าเม็ดละเอียดที่พื้นผิวของสารตั้งต้นเติบโตขึ้นเนื่องจากความร้อนจากการเชื่อม ที่เห็นได้ชัดเจนก็คือการขาดการเติบโตของเสาขนาดใหญ่

ธัญพืช เมล็ดเรียงเป็นแนวมีก๊าซ
bubb_les ที่ขอบเขตของเกรนที่เกิดจากสิ่งเจือปนของฟลูออร์ม8 ดังนั้นหาก
พื้นผิวของเม็ดละเอียดจะถูกเอาออกก่อนการเชื่อม การเชื่อมไม่มีโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนที่ตรวจพบได้ในเชิงโลหะวิทยา แน่นอนว่าในวัสดุ CVD ที่ทำงานแล้ว (เช่น ท่ออัดรีดหรือท่อดึง) โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนของรอยเชื่อมจะมีโครงสร้างเกรนที่ตกผลึกตามปกติ
พบรอยแตกในขอบเขตเกรนเรียงเป็นแนวใน RAZ ของรอยเชื่อมหลายจุดในทังสเตน CVD การแตกร้าวดังแสดงในรูปที่ 5 เกิดจากการก่อตัวและการเติบโตอย่างรวดเร็วของฟองอากาศในขอบเกรนที่อุณหภูมิสูง9 ที่อุณหภูมิสูงที่เกี่ยวข้องกับการเชื่อม ฟองอากาศสามารถกินพื้นที่ขอบเขตของเกรนได้มาก เมื่อรวมกับความเครียดที่เกิดขึ้นระหว่างการทำความเย็น ดึงขอบเขตของเมล็ดพืชออกจากกันเพื่อสร้างรอยแตก การศึกษาการก่อตัวของฟองในทังสเตนและโลหะอื่นๆ ในระหว่างการบำบัดความร้อน แสดงให้เห็นว่าฟองเกิดขึ้นในโลหะที่สะสมต่ำกว่า 0.3 Tm (อุณหภูมิหลอมเหลวที่คล้ายคลึงกัน) การสังเกตนี้แสดงให้เห็นว่าฟองก๊าซก่อตัวขึ้นโดยการรวมตัวกันของตำแหน่งงานว่างและก๊าซที่ติดอยู่ในระหว่างการหลอม ในกรณีของทังสเตน CVD ก๊าซอาจเป็นฟลูออรีนหรือสารประกอบฟลูออไรด์
การเชื่อมลำแสงอิเล็กตรอน—ทังสเตนที่ไม่มีการเจือคือการเชื่อมลำแสงอิเล็กตรอนโดยมีและไม่มีการอุ่นก่อน ความจำเป็นในการอุ่นก่อนจะแตกต่างกันไปตามชิ้นงานทดสอบ เพื่อให้แน่ใจว่าการเชื่อมไม่มีรอยแตกร้าว แนะนำให้อุ่นอย่างน้อยถึง DBTT ของโลหะฐาน การเชื่อมลำแสงอิเล็กตรอนในผลิตภัณฑ์โลหะผสมผงยังมีความพรุนในการเชื่อมตามที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้

การเชื่อมด้วยแก๊สทังสเตน-อาร์คเบรซ 一ในความพยายามที่จะพิสูจน์ว่าการเชื่อมแบบเบรซสามารถนำมาใช้ให้เกิดประโยชน์ได้หรือไม่ เราได้ทดลองกับกระบวนการทังสเตนแก๊สสำหรับทำการเชื่อมประสานบนแผ่นทังสเตนโลหะผสมผง、 การเชื่อมประสานนั้นทำโดยการวางโลหะฟิลเลอร์ไว้ล่วงหน้าตาม ข้อต่อชนก่อนการเชื่อม การเชื่อมแบบเบรซถูกสร้างขึ้นโดยใช้ Nb, Ta, Mo, Re และ W-26% Re ที่ไม่เจือเป็นโลหะตัวเติม ตามที่คาดไว้ มีความพรุนที่เส้นฟิวชันในส่วนทางโลหะวิทยาของข้อต่อทั้งหมด (รูปที่ 6) เนื่องจากโลหะฐานเป็นผลิตภัณฑ์โลหะวิทยาแบบผง รอยเชื่อมที่ทำจากโลหะเติมไนโอเบียมและโมลิบดีนัมแตกร้าว
เปรียบเทียบความแข็งของรอยเชื่อมและรอยเชื่อมประสานโดยการศึกษารอยเชื่อมแบบลูกปัดบนแผ่นที่ทำจากทังสเตนที่ไม่เจือและ W一26% Re เป็นโลหะตัวเติม การเชื่อมทังสเตนแก๊สและการเชื่อมแบบเบรซถูกสร้างขึ้นด้วยมือกับผลิตภัณฑ์โลหะวิทยาผงทังสเตนที่ไม่มีการเจือ (เกรดที่มีความพรุนต่ำ เกรดที่เป็นกรรมสิทธิ์ (GE-15) และเกรดเชิงพาณิชย์ทั่วไป) รอยเชื่อมและรอยเชื่อมประสานในวัสดุแต่ละชนิดมีอายุที่ 900, 1200, 1600 และ 2000°C เป็นเวลา l, 10, 100 และ 1,000 ชม. ตรวจสอบชิ้นงานด้วยโลหะวิทยา และสำรวจความแข็งผ่านแนวเชื่อม โซนที่ได้รับความร้อน และโลหะฐานทั้งแบบเชื่อมและหลังการอบชุบด้วยความร้อน

ตารางที่ 2

รูปที่2

เนื่องจากวัสดุที่ใช้ในการศึกษานี้เป็นผลิตภัณฑ์โลหะวิทยาแบบผง จึงมีปริมาณความพรุนที่แตกต่างกันในคราบเชื่อมและรอยเชื่อมประสาน ขอย้ำอีกครั้งว่าข้อต่อที่ทำด้วยโลหะฐานทังสเตนสำหรับโลหะผสมผงทั่วไปมีความพรุนมากกว่าข้อต่อที่ทำด้วยทังสเตนที่มีรูพรุนต่ำซึ่งเป็นกรรมสิทธิ์ การเชื่อมประสานที่ทำด้วยโลหะเติม W—26% Re มีความพรุนน้อยกว่าการเชื่อมที่ทำด้วยโลหะเติมทังสเตนที่ไม่เจือ
ไม่มีผลกระทบของเวลาหรืออุณหภูมิต่อความแข็งของรอยเชื่อมที่ทำจากทังสเตนที่ไม่เจือเป็นโลหะตัวเติม ขณะทำการเชื่อม การวัดความแข็งของเนื้อเชื่อมและโลหะฐานจะคงที่โดยพื้นฐานแล้วจะไม่เปลี่ยนแปลงหลังจากการเสื่อมสภาพ อย่างไรก็ตาม การเชื่อมประสานที่ทำด้วยโลหะเติม W—26% Re นั้นจะมีความแข็งกว่าโลหะฐานมาก (รูปที่ 7) อาจมีความแข็งที่สูงขึ้นของคราบเชื่อม W-Re br立e เนื่องจากการแข็งตัวของสารละลายแข็ง และ/หรือการมีอยู่ของเฟสเอ้อที่กระจายอย่างประณีตในโครงสร้างที่แข็งตัว แผนภาพเฟสทังสเตนรีเนียม11 แสดงให้เห็นว่าพื้นที่ที่มีปริมาณรีเนียมสูงอยู่เฉพาะจุดอาจเกิดขึ้นได้ในระหว่างการทำความเย็นอย่างรวดเร็ว และส่งผลให้เกิดการก่อตัวของเฟสเอ้อที่แข็งและเปราะในโครงสร้างย่อยที่มีการแยกส่วนสูง อาจเป็นไปได้ว่าระยะเอ้อถูกกระจายอย่างประณีตในเกรนหรือขอบเขตของเกรน แม้ว่าจะยังไม่มีขนาดใหญ่พอที่จะระบุได้ด้วยการตรวจทางโลหะวิทยาหรือการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ก็ตาม
ความแข็งถูกพล็อตเป็นฟังก์ชันของระยะห่างจากเส้นกึ่งกลางการเชื่อมแบบเบรซสำหรับอุณหภูมิการเสื่อมสภาพที่แตกต่างกันในรูปที่ 7A สังเกตการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหัน

มีความแข็งที่เส้นฟิวชัน เมื่ออุณหภูมิการเสื่อมสภาพเพิ่มขึ้น ความแข็งของการเชื่อมทองเหลืองลดลงจนกระทั่งหลังจากผ่านไป 100 ชั่วโมงที่ J 600° C ความแข็งจะเท่ากันกับความแข็งของโลหะฐานทังสเตนที่ไม่เจือ แนวโน้มของความแข็งที่ลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นนี้ถือเป็นจริงในทุกช่วงอายุ การเพิ่มเวลาที่อุณหภูมิคงที่ยังทำให้ความแข็งของ simiJar ลดลง ดังที่แสดงไว้สำหรับอุณหภูมิการเสื่อมสภาพที่ 1200° C ในรูปที่ 7B
การเชื่อมโดยการสะสมไอสารเคมี—การตรวจสอบการเชื่อมทังสเตนด้วยเทคนิค CVD เป็นวิธีการผลิตรอยเชื่อมในการออกแบบชิ้นงานทดสอบต่างๆ ด้วยการใช้อุปกรณ์จับยึดและหน้ากากที่เหมาะสมเพื่อจำกัดการทับถมในพื้นที่ที่ต้องการ แผ่นทังสเตน CVD และโลหะผสมผงจึงถูกเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน และมีการปิดปลายท่อ การสะสมเป็นมุมเอียงด้วยมุมรวมประมาณ 90 องศา ทำให้เกิดการแตกร้าว รูปที่ 8A ที่จุดตัดของเมล็ดเรียงเป็นแนวซึ่งงอกขึ้นมาจากด้านหนึ่งของมุมเอียงและซับสเตรต (ซึ่งถูกกัดเซาะออกไป) อย่างไรก็ตาม ได้ข้อต่อที่มีความสมบูรณ์สูงโดยไม่มีการแตกร้าวหรือการสะสมของสิ่งเจือปนโดยรวม รูปที่ 8B เมื่อโครงร่างข้อต่อถูกเปลี่ยนโดยการเจียรหน้าของโลหะฐานให้มีรัศมี 飞in สัมผัสกับรากของรอยเชื่อม เพื่อสาธิตการใช้งานกระบวนการนี้โดยทั่วไปในการผลิตส่วนประกอบเชื้อเพลิง จึงมีการปิดปลายบางส่วนในท่อทังสเตน ข้อต่อเหล่านี้มีการรั่วซึมเมื่อทดสอบกับเครื่องตรวจจับการรั่วไหลของมวลฮีเลียมสเปกโตร:เอเตอร์

รูปที่ 3

รูปที่ 4

รูปที่ 5

คุณสมบัติทางกล
การทดสอบการโค้งงอของการเชื่อมแบบฟิวชั่น เส้นโค้งการเปลี่ยนผ่านแบบดัดจนเป็นเปราะถูกกำหนดสำหรับข้อต่อต่างๆ ในทังสเตนที่ไม่เจือ เส้นโค้งในรูปที่ 9 แสดงให้เห็นว่า DBTT ของโลหะฐานโลหะวิทยาผงสองชนิดมีค่าประมาณ I 50° C โดยทั่วไป DBTT (อุณหภูมิต่ำสุดที่สามารถโค้งงอได้ 90 ถึง 105 องศา) ของวัสดุทั้งสองจะเพิ่มขึ้นอย่างมากหลังการเชื่อม . อุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านเพิ่มขึ้นประมาณ 175° C เป็นค่า 325° C สำหรับทังสเตนโลหะวิทยาผงทั่วไป และเพิ่มประมาณ 235° C เป็นค่า 385° C สำหรับวัสดุที่มีความพรุนต่ำและเป็นกรรมสิทธิ์ ความแตกต่างใน DBTT ของวัสดุที่เชื่อมและไม่ได้เชื่อมนั้นเนื่องมาจากขนาดเกรนที่ใหญ่ และความเป็นไปได้ในการกระจายสิ่งเจือปนของรอยเชื่อมและโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่า DBTT ของการเชื่อมทังสเตนโลหะผงทั่วไปนั้นต่ำกว่าวัสดุที่เป็นกรรมสิทธิ์ แม้ว่าอย่างหลังจะมีรูพรุนน้อยกว่าก็ตาม DBTT ที่สูงขึ้นของการเชื่อมในทังสเตนที่มีความพรุนต่ำอาจเนื่องมาจากขนาดเกรนที่ใหญ่ขึ้นเล็กน้อย รูปที่ 3A และ 3C
ผลการตรวจสอบเพื่อหาค่า DBTT สำหรับข้อต่อจำนวนหนึ่งในทังสเตนที่ไม่ได้เจือได้สรุปไว้ในตารางที่ 3 การทดสอบการโค้งงอค่อนข้างอ่อนไหวต่อการเปลี่ยนแปลงขั้นตอนการทดสอบ การโค้งงอของรากดูเหมือนจะมีความเหนียวมากกว่าการโค้งงอที่หน้า การบรรเทาความเครียดที่เลือกอย่างเหมาะสมหลังการเชื่อมดูเหมือนจะลด DBTT ลงอย่างมาก ทังสเตน CVD มี DBTT สูงสุด (560°C) ขณะเชื่อม แต่เมื่อได้รับการบรรเทาความเครียด 1 ชั่วโมงที่ 1000°C หลังการเชื่อม DBTT ของทังสเตนก็ลดลงเหลือ 350°C การบรรเทาความเครียดที่ 1,000° C หลังการเชื่อม DBTT ของมันลดลงเหลือ 350° C การบรรเทาความเครียดของทังสเตนโลหะผสมผงเชื่อมอาร์กเป็นเวลา 1 ชั่วโมงที่ 18000 C ลด DBTT ของวัสดุนี้ลงประมาณ 100° C จากค่าที่กำหนดสำหรับมัน รอย การบรรเทาความเครียดเป็นเวลา 1 ชั่วโมงที่อุณหภูมิ 1,000° C บนข้อต่อที่ทำโดยวิธี CVD ทำให้เกิด DBTT ต่ำสุด (200° C) ควรสังเกตว่า แม้ว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงนี้ต่ำกว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงอื่นๆ ที่กำหนดในการศึกษานี้อย่างมาก แต่การปรับปรุงอาจได้รับอิทธิพลจากอัตราความเครียดที่ต่ำกว่า (0.1 เทียบกับ 0.5 ipm) ที่ใช้ในการทดสอบข้อต่อ CVD

การทดสอบการโค้งงอของการเชื่อมเบรซ-การเชื่อมทังสเตนแก๊ส-อาร์กเบรซที่ทำด้วย Nb Ta, Mo, Re และ W-26% Re เนื่องจากโลหะตัวเติมได้รับการทดสอบการดัดงอด้วย และผลลัพธ์ที่ได้สรุปไว้ในตารางที่ 4 ความเหนียวมากที่สุดได้มาจากการเชื่อมด้วยเบรซรีเนียม

แม้ว่าผลการศึกษาคร่าวๆ นี้บ่งชี้ว่าโลหะตัวเติมที่แตกต่างกันอาจทำให้เกิดข้อต่อที่มีคุณสมบัติทางกลภายในรอยเชื่อมที่เป็นเนื้อเดียวกันในทังสเตน แต่โลหะตัวเติมเหล่านี้บางส่วนอาจมีประโยชน์ในทางปฏิบัติ

ผลลัพธ์สำหรับโลหะผสมทังสเตน