Melhores métodos de brasagem para titânio e ligas de titânio

O titânio e suas ligas, que são compostas por elementos como ferro, alumínio, vanádio e molibdênio, possuem excelentes propriedades físicas e mecânicas, como alta resistência, alta resistência ao calor e boa resistência à corrosão. Eles são amplamente utilizados em campos de alta tecnologia, como engenharia química, engenharia naval, transporte, medicina, construção, aeroespacial e indústrias militares e são importantes materiais estruturais leves. Entre eles, a indústria aeroespacial é uma importante área de aplicação a jusante.
O titânio e suas ligas são metais reativos e amplamente utilizados nas indústrias aeroespacial, petroquímica e nuclear. Os principais problemas na brasagem de titânio e suas ligas são os seguintes:
① O filme de óxido estável na superfície. O titânio e suas ligas possuem forte afinidade pelo oxigênio e são fáceis de gerar um filme de óxido estável na superfície, o que dificulta o umedecimento e espalhamento do material de brasagem. Portanto, deve ser removido durante a brasagem.
② Absorve fortemente gases. O titânio e suas ligas têm tendência a absorver hidrogênio, oxigênio e nitrogênio durante o processo de aquecimento, e quanto maior a temperatura, mais forte será a absorção, o que leva a uma diminuição acentuada na plasticidade e tenacidade do titânio. Portanto, a brasagem deve ser realizada em vácuo ou em atmosfera inerte.
③ Fácil de formar compostos intermetálicos. O titânio e suas ligas podem reagir com a maioria dos materiais de brasagem formando compostos frágeis, fazendo com que as juntas fiquem quebradiças. Portanto, o material de brasagem utilizado para brasagem de outros materiais basicamente não é adequado para brasagem de metais reativos.
④ A estrutura e as propriedades estão sujeitas a mudanças. O titânio e suas ligas sofrem transformação de fase e engrossamento de grãos durante o aquecimento. Quanto mais alta a temperatura, mais grave será o engrossamento, portanto a temperatura para brasagem em alta temperatura não deve ser muito alta.
Em resumo, ao brasar titânio e suas ligas, deve-se prestar atenção à temperatura de aquecimento da brasagem. Geralmente, a temperatura de brasagem não deve exceder 950-1000 grau, e quanto menor a temperatura de brasagem, menor será o impacto nas propriedades do material de base. Para ligas temperadas e revenidas, a brasagem também pode ser realizada sob a condição de não exceder a temperatura de envelhecimento.
Para evitar reações de oxidação e absorção de oxigênio e hidrogênio na junta soldada, a brasagem de titânio e ligas de titânio é realizada em vácuo e atmosfera inerte e a brasagem por chama geralmente não é usada. Na brasagem a vácuo ou cloro, pode-se usar aquecimento de alta frequência, aquecimento de forno e outros métodos, que possuem velocidade de aquecimento rápida e tempo de retenção curto, resultando em uma camada mais fina de compostos na zona de interface e melhor desempenho da junta. Portanto, a temperatura de brasagem e o tempo de retenção devem ser controlados para fazer o material de brasagem fluir para dentro da abertura.
A razão pela qual a brasagem de titânio e suas ligas é melhor realizada em vácuo e argônio é que embora o titânio tenha uma grande afinidade com o oxigênio, ele pode obter uma superfície lisa no vácuo de 13,3Pa devido à dissolução do filme de óxido na superfície.
Ao brasar em uma atmosfera de argônio e a faixa de temperatura de brasagem é de 760-927 graus, é necessário argônio de alta pureza para evitar a descoloração do titânio. Geralmente, o argônio líquido em recipientes de armazenamento de refrigerante é usado porque possui alta pureza.
Durante a brasagem de titânio e ligas de titânio, frequentemente se formam compostos intermetálicos frágeis na interface ou na folga de brasagem, reduzindo assim o desempenho da junta soldada. A ligação por difusão pode ser usada para melhorar o desempenho da junta soldada. Durante a brasagem, uma folha de cobre com 50 μm de espessura, uma folha de níquel ou uma folha de prata é colocada entre as ligas de titânio, que formam respectivamente os eutéticos Cu-Ti, Ni-Ti e Ag-Ti, contando com a reação de contato entre o titânio e esses metais. Então esses compostos intermetálicos frágeis são difundidos. A junta ligada por difusão tem um desempenho relativamente bom sob uma determinada temperatura e tempo.
Além disso, as ligas de titânio em fase + -podem ser usadas em estados recozidos, tratados em solução ou envelhecidos. Se o recozimento for necessário após a brasagem, três esquemas estão disponíveis: brasagem na temperatura de recozimento ou abaixo dela após o recozimento; brasagem a uma temperatura acima da temperatura de recozimento e adoção de um processo de resfriamento segmentado no ciclo de brasagem para obter estrutura de recozimento; e brasagem a uma temperatura acima da temperatura de recozimento e depois recozimento.