วิธีการประสานที่ดีที่สุดสำหรับโลหะผสมไทเทเนียมและไทเทเนียม

ไทเทเนียมและโลหะผสมซึ่งประกอบด้วยองค์ประกอบต่างๆ เช่น เหล็ก อลูมิเนียม วานาเดียม และโมลิบดีนัม มีคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลที่ดีเยี่ยม เช่น มีความแข็งแรงสูง ทนความร้อนสูง และทนต่อการกัดกร่อนได้ดี มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาเทคโนโลยีขั้นสูง เช่น วิศวกรรมเคมี วิศวกรรมทางทะเล การขนส่ง ยา การก่อสร้าง การบินและอวกาศ และการทหาร และเป็นวัสดุโครงสร้างน้ำหนักเบาที่สำคัญ การบินและอวกาศเป็นพื้นที่การใช้งานขั้นปลายน้ำที่สำคัญ
ไทเทเนียมและโลหะผสมเป็นโลหะที่เกิดปฏิกิริยาและมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ ปิโตรเคมี และนิวเคลียร์ ปัญหาหลักในการบัดกรีไทเทเนียมและโลหะผสมมีดังนี้:
film ฟิล์มออกไซด์ที่เสถียรบนพื้นผิว ไทเทเนียมและโลหะผสมมีความสัมพันธ์กับออกซิเจนสูง และง่ายต่อการสร้างฟิล์มออกไซด์ที่เสถียรบนพื้นผิว ซึ่งเป็นอุปสรรคต่อการเปียกและการแพร่กระจายของวัสดุบัดกรีแข็ง ดังนั้นจึงต้องถอดออกระหว่างการบัดกรี
2. ดูดซับก๊าซอย่างรุนแรง ไทเทเนียมและโลหะผสมมีแนวโน้มที่จะดูดซับไฮโดรเจน ออกซิเจน และไนโตรเจนในระหว่างกระบวนการให้ความร้อน และยิ่งอุณหภูมิสูง การดูดซับก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้น ซึ่งส่งผลให้ความเป็นพลาสติกและความเหนียวของไทเทเนียมลดลงอย่างรวดเร็ว ดังนั้นการบัดกรีควรดำเนินการในบรรยากาศสุญญากาศหรือเฉื่อย
3 ง่ายต่อการสร้างสารประกอบระหว่างโลหะ ไทเทเนียมและโลหะผสมสามารถทำปฏิกิริยากับวัสดุบัดกรีแข็งส่วนใหญ่จนเกิดเป็นสารประกอบเปราะ ส่งผลให้ข้อต่อเปราะ ดังนั้นวัสดุบัดกรีที่ใช้สำหรับการบัดกรีวัสดุอื่น ๆ โดยพื้นฐานแล้วจึงไม่เหมาะสำหรับการบัดกรีโลหะที่เกิดปฏิกิริยา
④ โครงสร้างและคุณสมบัติมีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนแปลง ไทเทเนียมและโลหะผสมของไทเทเนียมจะผ่านการเปลี่ยนเฟสและเกรนหยาบระหว่างการให้ความร้อน ยิ่งอุณหภูมิสูงเท่าใด การแข็งตัวก็จะยิ่งรุนแรงขึ้น ดังนั้นอุณหภูมิสำหรับการบัดกรีแข็งที่อุณหภูมิสูงไม่ควรสูงเกินไป
โดยสรุป เมื่อทำการบัดกรีไททาเนียมและโลหะผสม จะต้องให้ความสนใจกับอุณหภูมิความร้อนในการบัดกรี โดยทั่วไป อุณหภูมิในการบัดกรีไม่ควรเกิน 950-1000 องศา และยิ่งอุณหภูมิในการบัดกรีต่ำลง ผลกระทบต่อคุณสมบัติของวัสดุฐานก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น สำหรับโลหะผสมที่ผ่านการชุบแข็งและอบคืนตัวแล้ว การบัดกรียังสามารถดำเนินการได้ภายใต้สภาวะที่ไม่เกินอุณหภูมิการเสื่อมสภาพ
เพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันและปฏิกิริยาการดูดซึมออกซิเจนและไฮโดรเจนในข้อต่อที่ประสาน การประสานโลหะผสมไทเทเนียมและไทเทเนียมจะดำเนินการในบรรยากาศสุญญากาศและเฉื่อย และโดยทั่วไปจะไม่ใช้การประสานด้วยเปลวไฟ เมื่อทำการบัดกรีในสุญญากาศหรือคลอรีน สามารถใช้การให้ความร้อนด้วยความถี่สูง การทำความร้อนจากเตา และวิธีการอื่นๆ ได้ ซึ่งมีความเร็วในการทำความร้อนที่รวดเร็วและใช้เวลาในการยึดเกาะสั้น ส่งผลให้ชั้นสารประกอบบางลงในบริเวณส่วนต่อประสานและประสิทธิภาพของข้อต่อดีขึ้น ดังนั้นจึงต้องควบคุมอุณหภูมิและเวลาในการจับยึดเพื่อให้วัสดุประสานไหลเข้าไปในช่องว่าง
เหตุผลที่การบัดกรีไททาเนียมและโลหะผสมทำได้ดีที่สุดในสุญญากาศและอาร์กอนก็คือ แม้ว่าไททาเนียมจะมีความสัมพันธ์กับออกซิเจนสูง แต่ก็สามารถได้พื้นผิวที่เรียบในสุญญากาศ 13.3Pa เนื่องจากการละลายของฟิล์มออกไซด์บนพื้นผิว
เมื่อทำการบัดกรีในบรรยากาศอาร์กอนและช่วงอุณหภูมิในการบัดกรีอยู่ที่ 760-927 องศา จำเป็นต้องใช้อาร์กอนที่มีความบริสุทธิ์สูงเพื่อป้องกันไม่ให้ไทเทเนียมเปลี่ยนสี โดยทั่วไปจะใช้อาร์กอนเหลวในภาชนะเก็บสารทำความเย็นเนื่องจากมีความบริสุทธิ์สูง
เมื่อทำการบัดกรีไททาเนียมและไททาเนียมอัลลอยด์ สารประกอบอินเตอร์เมทัลลิกที่เปราะมักจะก่อตัวบนส่วนต่อประสานหรือในช่องว่างในการบัดกรี ซึ่งจะทำให้ประสิทธิภาพของข้อต่อประสานลดลง การเชื่อมแบบกระจายสามารถใช้เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของข้อต่อประสาน ในระหว่างการบัดกรี ฟอยล์ทองแดงหนา 50μm ฟอยล์นิกเกิล หรือฟอยล์สีเงินจะถูกวางระหว่างโลหะผสมไทเทเนียม ซึ่งก่อตัวเป็นยูเทคติกส์ Cu-Ti, Ni-Ti และ Ag-Ti ตามลำดับ โดยอาศัยปฏิกิริยาการสัมผัสระหว่างไทเทเนียมกับโลหะเหล่านี้ จากนั้นสารประกอบอินเตอร์เมทัลลิกที่เปราะเหล่านี้จะกระจายออกไป ข้อต่อแบบแพร่พันธะมีประสิทธิภาพค่อนข้างดีภายใต้อุณหภูมิและเวลาที่แน่นอน
นอกจากนี้ + -เฟสไทเทเนียมอัลลอยด์สามารถนำมาใช้ในสถานะอบอ่อน บำบัดด้วยสารละลาย หรือบ่มได้ หากจำเป็นต้องมีการหลอมหลังจากการบัดกรี มีรูปแบบให้เลือกสามแบบ: การบัดกรีที่อุณหภูมิการหลอมหรือต่ำกว่าอุณหภูมิการหลอมหลังการหลอม; การบัดกรีที่อุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิการหลอมและใช้กระบวนการทำความเย็นแบบแบ่งส่วนในวงจรการบัดกรีเพื่อให้ได้โครงสร้างการหลอม และบัดกรีที่อุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิการหลอมแล้วจึงหลอม