Особливості впливу легуючих елементів на структурно-фазові перетворення у припійних сплавах системи Cu−Mn−Fe−Ni−Si

Abstract

UK: Постановка проблеми. У зв’язку з розвитком галузей машинобудування, авіа-, ракетобудування особливого значення набуває паяння нержавіючих сталей та жароміцних сплавів. Удосконалення процесу йде шляхом розроблення нових припоїв і флюсів, зменшення вмісту в них дорогоцінних металів, таких як срібло, а також пошуку оптимальних середовищ і методів паяння. Найбільш перспективні для цього за результатами втомних випробувань з’єднань припої, побудовані на основі системи мідь − марганець. Методика. Проведено дослідження фазової структури литих (вихідних) та екструдованих сплавів на основі Cu−Mn шляхом варіювання вмісту легуючих елементів Fe, Ni, Si за допомогою методів металографії, рентгеноструктурного, ДТА і РЕМ аналізів, а також визначено інтервали фазових перетворень. Результати. Наведено результати дослідження впливу легувальних елементів на властивості та характеристики припою зі сплаву на основі Сu−Мn. Виявлено, що для зниження температури плавлення припою необхідно збільшити вміст марганцю та кремнію до 30 і 3 % відповідно при вмісті заліза в межах 1,5…3 %. Ще більший вміст заліза не підвищить значно міцність паяного виробу, але при цьому може понизити рідкоплинність припою. За результатами диференціально-термічного аналізу визначено температури для процесу екструдування сплаву. Прокатка не викликає зміни фазового складу вихідних сплавів. Практична значимість. Результат проведеної роботи може використатися для визначення оптимального складу припійного матеріалу для задоволення технологічних потреб процесу паяння.

RU: Постановка проблемы. В связи с развитием отраслей машиностроения, авиа-, ракетостроения особое значение приобретает пайка нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов. Усовершенствование процесса пайки идет путем разработки новых припоев и флюсов, уменьшения содержания в них драгоценных металлов, таких как серебро, а также изыскания оптимальных сред и методов пайки. Наиболее перспективными для этого по результатам усталостных испытаний соединений являются припои на основе системы медь − марганец. Методика. Проведено исследование фазовой структуры литых (исходных) и экструдированных сплавов на основе Cu−Mn путем варьирования содержания легирующих элементов Fe, Ni, Si с помощью методов металлографии, рентгеноструктурного, ДТА и РЭМ анализов, а также определены интервалы фазовых превращений. Результаты. В работе приведены результаты исследования влияния легирующих элементов на свойства и характеристики припоя из сплава на основе Сu−Мn. Выявлено, что для понижения температуры плавления припоя необходимо увеличить содержание марганца и кремния до 30 и 3 % соответственно при содержании железа в пределах 1,5…3 %. Большее содержание железа значительно не повысит прочность паяного изделия, но при этом может понизить жидкотекучесть припоя. По результатам дифференциально-термического анализа определены температуры для процесса экструдирования сплава. Прокатка (волочение) не приводит к изменению фазового состава исходных сплавов. Практическая значимость. Результат проделанной работы может использоваться для определения оптимального состава припойного материала, который удовлетворяет технологическим потребностям процесса пайки.

EN: Purpose. In connection with development of branches of mechanical engineering, aircraft building and rocket production the soldering of stainless steels and heat resisting alloys gains special value. Improvement of the soldering process goes by the way of working out of new solders and fluxes, reduction of precious metals content, such as silver, and also researching of optimum environments and soldering methods. The most perspective for this purpose by results of fatigue tests of joints are solders on the copper-manganese base. Methodology. In this work researching of phase structure of Cu−Mn alloys with a different variation of the alloying elements Fe, Ni, Si content has been carried out by methods of metallography, DTA and SEM analyses as well cast (original) alloys as after extrusion; also ranges of phase transformation have been defined. Findings. Investigations of influence of alloying elements on properties and characteristics of solder from Сu-Мn alloy are resulted in this research. It is revealed that for decreasing of the solder melting temperature it is necessary to increase the content of manganese and silicon to 30 and 3 % respectively at the iron content within 1,5…3 %. More iron content does not raise strength of soldered product considerably, but thus can reduce fluidity of the solder. By results of the differentially thermal analysis, temperatures for extrusion process of the solder alloy are defined. Rolling does not lead to the phase composition change of initial alloys. Practical value. The result of the done work can be used for determination of an optimum content of solder material, which satisfies to technological requirements of the soldering process.