Mikrostruktura i właściwości mechaniczne złączy lutowanych spieków ceramiczno-metalicznych i stali na dużych powierzchniach

• Autorzy: Nowacki J. , Kawiak M.

Warianty tytułu

EN

Microstructure and mechanical properties of large dimension brazed joints of hardmetals and steel

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przeprowadzono badania odpornej na ścieranie warstwy na dużej powierzchni pokrytej płytkami spieków WC-Co i węglikostali Ferro Titanit Nicro 128. Płytki zostały przylutowane prożniowo do stali nierdzewnej utwardzanej wydzieleniowo X5CrNiMoCuNb14-5. Takie warstwy znajdują zastosowanie np. w elementach tnących granulatora polietylenu, gdzie muszą spełnić wysokie wymagania dotyczące wytrzymałości połączenia, ciągliwości i od- porności na zużycie ścierne. Analizowano wpływ parametrów geometrycznych spojenia na mikrostrukturę i właściwości mechaniczne Rt i Rm. Główną przyczyną ograniczającą możliwość wytworzenia wysokiej jakości złącza w procesie lutowania próżniowego spieków WC-Co i węglikostali Ferro Tita- nit Nicro 128 ze stalą X5CrNiMoCuNb14-5 jest oddziaływanie dyfuzyjne składników spieków, stali i lutu. Prowadzi to do tworzenia się faz zmniejszających ciągliwość złącza. Określono również wpływ parametrów lutowania na jakość złącza.

EN

Study of properties of considerable surfaces vacuum brazed joints of WC-Co and Ferro Titanit Nicro 128 sinters and precipitation hardened stainless steel of 14-5 PH (X5CrNiMoCuNb14-5) using copper and silver - copper as the brazing filler metal has been presented. They are used in large dimension spinning nozzles of a die for polyethylene granulation, in that considerable strength, ductility and friction resistance of them are required. Microstructure and mechanical properties of joints have been described. Shear strength and tensile strength Rm Rt of the joints have been measured. It have been state, that the basic factors decreasing quality of the joint, which can occur during vacuum brazing of the WC-Co ISO K05 sinter - Cu or Ag-Cu brazing filler metal - 14-5 PH steel joints are diffusive processes leading to exchange of elements of cermets and the brazing filler metal and creation of phases in the joint. It can have an unfavourable influence on ductility of sinters and quality of joint. As a result of brazing tests the influence of way and parameters of the brazing on quality of a joint were determined.

Słowa kluczowe

PL

cermetal; mikrostruktura złącza lutowanego prożniowo; naprężenia i odkształcenia; analiza numeryczna

EN

cermets; microstructure of vacuum brazed joint; stresses and strains; mechanical properties of joints; numerical analysis

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, nr 1
• Strony: 54--61
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Nowacki J.

autor

Kawiak M.

• Instytut Inżynierii Materiałowej i Mechatroniki, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie,

Bibliografia

• [1] Abed A., Jalham I. S., Hendry A.: Wetting and reaction between ß’-sialon, stainless steel and Cu-Ag brazing alloys containing Ti. Journal of the European Ceramic Society 21 (2001) 283-290.
• [2] Ambroziak A., Lange A.: Badanie spoiw do lutowania twardego aluminium z miedzią. Przegląd Spawalnictwa (LXXIV) 8-10 (2002) 84-87.
• [3] Chiu L. H., Hsieh W. C., Wu C. H.: Cooling rate effect vacuum brazed joint properties for 2205 duplex stainless steels. Materials Science and Engineering A354 (2003) 82-91.
• [4] Golański D.: Modelowanie naprężeń własnych w rzeczywistych strukturach kompozytów MMC. PN, Mechanika, z. 215, Politechnika Warszawska, Warszawa (2006) 71-85.
• [5] Huang S. J.: An analytical method for calculating the stress and strain in adhesive layers in sandwich beams. Composite Structures 60 (2003) 105-114.
• [6] Kawiak M., Nowacki J.: Tensions and deformations of WC-Co cermets and 17-4 PH steel vacuum brazed joints. Journal of Materials Processing Technology 143-144 (2003) 294-299.
• [7] Kim J. J., Park J.-W., Eagar T. W.: Interfacial microstructure of partial transient liquid phase bonded Si3N4 to Inconel 718 joints. Materials Science and Engineering A344 (2003) 240-244.
• [8] Kliauga A. M., Travessa D., Ferrante M.: Al2O3/Ti interlayer/AlSi 304 diffusion bonded joint microstructural characterization of the two interface. Materials Characterization 46 (2001) 65-74.
• [9] Lee S. B., Kim J. H.: Finite element analysis and X-ray measurement of the residual stresses of ceramic/metal joints. Journal of Materials Processing Technology 67 (1997) 167-172.
• [10] Lee Y. L., Shiue R. K., Wu S. K.: The microstructural evolution of infrared bazed Fe3Al by BNi-2 braze alloy. Intermetallics 11 (2003) 187-195.
• [11] Liang Y. N., Osendi M. I., Miranzo P.: Joining mechanism in Si3N4 bonded with a Bi-Cr-B interlayer. Journal of the European Ceramic Society 23 (2003) 547-553.
• [12] Lu S.-P., Kwon O.-Y.: Microstructure and bonding strength of WC reinforced Ni-base alloy brazed composite coating. Surface and Coatings Technology 153 (2002) 40-48.
• [13] Mirski Z., Granat K.: Poprawa jakości połączeń lutowanych w narzędziach z węglikami spiekanymi. Przegląd Spawalnictwa 8-9 (2004) 27-30.
• [14] Mirski Z., Granat K., Barteczka Ł.: Naprężenia i odkształcenia w połączeniach lutowanych węglików spiekanych ze stalą. Przegląd Spawalnictwa 9 (2007) 45-50.
• [15] Mirski Z.: Lutowanie wysokotemperaturowe spoiwami miedzianymi materiałów o różnych właściwościach fizycznych. Przegląd Spawalnictwa (LXXIV) 8-10 (2002) 81-83.
• [16] Nowacki J., Chudziński M., Zmitrowicz P.: Lutowanie w budowie maszyn. WNT, Warszawa (2007).
• [17] Nowacki J, Kawiak M.: Tensions and deformations of WC-CO cermets and 17-4 PH steel vacuum brazed joints. Journ. of Materials Processing Technology 6860 (2003) 1-6.
• [18] Nowacki J., Kawiak M.: Obciążenia, naprężenia i odkształcenia w połączeniach lutowanych. Przegląd Spawalnictwa 4 (2006) 15-18.
• [19] Nowacki J., Kawiak M.: Deformability of WC-Co sinters and 17-4 PH steel brazed joints. Journal of Materials Processing Technology 157-158 (2004) 584-589.
• [20] Nowacki J., Kawiak M.: Struktura i właściwości połączeń lutowanych węglikostali i nierdzewnych stali maraging. Hutnik-Wiadomości Hutnicze 7-8 (2004) 400-404.
• [21] Nowacki J.: Problemy jakości połączeń lutowanych próżniowo stali z cermetalami. Przegląd Spawalnictwa 2-3 (2002) 35-40.
• [22] Senkara J.: Sterowanie strukturą granicy międzyfazowej spoin materiałów różnoimiennych. Przegląd Spawalnictwa (LXXIV) 8-10 (2002) 87-89.
• [23] Winiowski A.: Lutowanie twarde w próżni – możliwości i przykłady. Przegląd Spawalnictwa 8-9 (2004) 60-64.
• [24] Włosiński W.: Metody spajania materiałów specjalnych. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa 5 (2001) 126-130.
• [25] Olesińska W., Kaliński D., Golański D.: Modelowanie numeryczne naprężeń własnych w wielosegmentowej konstrukcji ceramiczno-metalowej. Inżynieria Materiałowa 2 (2003) 66-73.
• [26] Zhang J. X., Chandel R. S., Chen Y. Z, Seow H. P.: Effect of residual stress on the strength of alumina-steel joint by partial transient liquid phase (PTLP) brazing. Journal of Materials Processing Technology 122 (2002) 220-225.
• [27] Nowacki J., Kawiak M.: Naprężenia i odkształcenia własne w złączach lutowanych. Przegląd Spawalnictwa 7-8 (2006) 61-66 .