Como é realizada a brasagem de titânio com alumínio, aço, cobre ou cerâmica?

Brasagem de titânio com alumínio

As estruturas de alumínio-titânio combinam baixo custo, alta resistência específica e resistência à corrosão, mas sua incompatibilidade física gera tensão residual e compostos intermetálicos TiAl frágeis. O material de preenchimento deve molhar ambos os lados, preencher a folga e promover uma reação multicomponente que limite a formação de TiAl.

Os materiais de adição Al30Ag10Cu, Al10Cu8Sn e Al10Si1Mg foram utilizados para soldar a vácuo titânio puro a alumínio puro na faixa de 600–620 °C. Suas interfaces formam TiAl₃ com Ag₂Al ou CuAl₂, ou Ti₇Al₅Si₁₂. O material de adição Al-Si-Mg produziu a maior resistência ao cisalhamento relatada nesta comparação, 70 MPa. A adição de La e Pr ao Al8,4Si20Cu10Ge possibilitou a brasagem a vácuo em forno de Ti-6Al-4V com alumínio 6061 a 530 °C e aumentou a resistência à tração para 51 MPa.

Brasagem de titânio com aço inoxidável

Utilize vácuo ou argônio para evitar a absorção de gases e a oxidação. O carbono, o cromo e o níquel do aço inoxidável podem reagir com o titânio, formando compostos de TiC, TiCr e TiNi. Selecione um material de adição com temperatura inferior à temperatura de transformação do titânio e evite adições excessivas que promovam a formação de fases frágeis. Para o Ti-6Al-4V em relação ao aço inoxidável 304, o BNi7 apresentou a melhor umectação entre 40Ti-20Zr-20Cu-20Ni, Ag-5Pd, BNi2 e BNi7; um maior teor de Ni também restringiu o crescimento da fase beta. No ar, o material de adição à base de prata com fluxo de CuCl-AgCl, juntamente com uma pequena adição de LiF, pode melhorar a umectação.

Brasagem de titânio com cobre

A soldagem por brasagem a vácuo de Ti-6Al-4V com bronze de cromo QCr0,8 utilizando AgCu28 produz soluções sólidas de Ag e Cu, além de compostos intermetálicos de CuTi. A 890 °C por 10 minutos, a resistência ao cisalhamento máxima relatada foi de 449 MPa. O material de adição Ti-Ni-Zr-Cu permite a união de Ti-6Al-4V de parede fina ao cobre isento de oxigênio TU2; um revestimento de níquel de 10–20 μm pode restringir a dissolução do titânio. A soldagem por brasagem direciona o calor para o lado do cobre, que possui ponto de fusão mais baixo, a fim de limitar a fusão do titânio e a formação de TiCu.

Brasagem de titânio com cerâmica

A cerâmica resiste ao calor, ao desgaste e à corrosão, mas é difícil de moldar e apresenta baixa tenacidade. A brasagem permite uni-la a estruturas resistentes de titânio; no entanto, dois problemas precisam ser resolvidos: a baixa umectabilidade metalúrgica causada por ligações iônicas ou covalentes e a tensão residual causada pela incompatibilidade de expansão térmica. Realize a pré-metalização da cerâmica ou adicione um elemento de enchimento ativo e reduza a tensão por meio de um reforço de baixa expansão, uma camada intermediária ou um projeto da geometria da junta.

Os aditivos ativos Ag-Cu-Ti e Ag-Ti são comuns. O Ag-Cu-Ti umedece a cerâmica de maneira eficaz na faixa de 850 a 1.000 °C e é capaz de unir ambos os substratos; acima de 1.000 °C, sua capacidade de umedecimento da cerâmica diminui significativamente.