Titanyum alüminyum, çelik, bakır veya seramikle nasıl sert lehimlenir?

Titanyumun alüminyumla sert lehimlenmesi

Alüminyum-titanyum yapılar, düşük maliyet, yüksek özgül mukavemet ve korozyon direncini bir araya getirir; ancak bu malzemeler arasındaki fiziksel uyumsuzluk, kalıntı gerilime ve kırılgan TiAl intermetalik bileşiklerinin oluşumuna yol açar. Dolgu maddesi, her iki yüzeyi de kaplamalı, boşluğu doldurmalı ve TiAl oluşumunu sınırlayan çok bileşenli bir reaksiyonu desteklemelidir.

Al30Ag10Cu, Al10Cu8Sn ve Al10Si1Mg dolgu malzemeleri, 600–620 °C sıcaklıkta saf titanyum ile saf alüminyumun vakum lehimlenmesi için kullanılmıştır. Bu dolgu maddelerinin arayüzlerinde TiAl3 ile Ag2Al veya CuAl2, ya da Ti7Al5Si12 bileşikleri oluşur. Al-Si-Mg dolgu maddesi, bu karşılaştırmada bildirilen en yüksek kesme mukavemetini (70 MPa) sağlamıştır. Al8.4Si20Cu10Ge'ye La ve Pr eklenmesi, 530°C'de Ti-6Al-4V ile 6061 alüminyumun fırın vakumla lehimlenmesini mümkün kılmış ve çekme mukavemetini 51 MPa'ya yükseltmiştir.

Titanyumun paslanmaz çelikle sert lehimlenmesi

Gaz emilimini ve oksidasyonu önlemek için vakum veya argon kullanın. Paslanmaz çelikteki karbon, krom ve nikel, titanyumla reaksiyona girerek TiC, TiCr ve TiNi bileşikleri oluşturabilir. Titanyumun dönüşüm sıcaklığının altındaki bir dolgu malzemesi seçin ve aşırı kırılgan faz oluşturan katkı maddelerinden kaçının. Ti-6Al-4V ile 304 paslanmaz çelik arasında, BNi7, 40Ti-20Zr-20Cu-20Ni, Ag-5Pd, BNi2 ve BNi7 arasında en iyi ıslanma özelliğini göstermiştir; daha yüksek Ni içeriği ayrıca beta fazının büyümesini de sınırlamıştır. Havada, CuCl-AgCl akı ile birlikte az miktarda LiF ilavesi içeren gümüş dolgu maddesi ıslatma özelliğini artırabilir.

Titanyumun bakırla sert lehimlenmesi

Ti-6Al-4V ile QCr0,8 krom bronzunun AgCu28 kullanılarak vakumla lehimlenmesi, Ag ve Cu katı çözeltilerinin yanı sıra CuTi intermetalik bileşikleri oluşturur. 890 °C’de 10 dakika boyunca yapılan işlemde, bildirilen maksimum kesme mukavemeti 449 MPa olarak ölçülmüştür. Ti-Ni-Zr-Cu dolgu malzemesi, ince cidarlı Ti-6Al-4V'yi TU2 oksijensiz bakıra birleştirebilir; 10–20 μm kalınlığında bir nikel kaplama, titanyumun çözünmesini sınırlayabilir. Sert lehimleme, titanyumun erimesini ve TiCu oluşumunu sınırlamak için ısıyı daha düşük erime noktasına sahip bakır tarafına yönlendirir.

Titanyumun seramikle sert lehimlenmesi

Seramikler ısıya, aşınmaya ve korozyona dayanıklıdır ancak şekillendirilmesi zordur ve toklukları düşüktür. Sert lehimleme, seramikleri tok titanyum yapılarına birleştirir; ancak iki sorunun çözülmesi gerekir: iyonik veya kovalent bağlardan kaynaklanan zayıf metalurjik ıslanma ve termal genleşme uyumsuzluğundan kaynaklanan kalıntı gerilim. Seramiği önceden metalize edin veya aktif bir dolgu elementi ekleyin ve düşük genleşmeli bir takviye, bir ara katman veya birleştirme geometrisi tasarımı yoluyla gerilimi azaltın.

Ag-Cu-Ti ve Ag-Ti aktif dolgu maddeleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Ag-Cu-Ti, 850–1.000 °C civarında seramikleri etkili bir şekilde ıslatır ve her iki alt tabakayı da birbirine bağlayabilir; 1.000 °C’nin üzerinde ise seramik ıslatma avantajı belirgin şekilde azalır.