Meilleures méthodes de brasage pour le titane et les alliages de titane

Le titane et ses alliages, composés d'éléments tels que le fer, l'aluminium, le vanadium et le molybdène, possèdent d'excellentes propriétés physiques et mécaniques telles qu'une résistance élevée, une résistance élevée à la chaleur et une bonne résistance à la corrosion. Ils sont largement utilisés dans les domaines de haute technologie tels que le génie chimique, le génie maritime, les transports, la médecine, la construction, l'aérospatiale et les industries militaires et constituent d'importants matériaux de structure légers. Parmi eux, l’aérospatiale constitue un domaine d’application important en aval.
Le titane et ses alliages sont des métaux réactifs et sont largement utilisés dans les industries aérospatiale, pétrochimique et nucléaire. Les principaux problèmes du brasage du titane et de ses alliages sont les suivants :
① Le film d'oxyde stable sur la surface. Le titane et ses alliages ont une forte affinité pour l'oxygène et génèrent facilement un film d'oxyde stable en surface, ce qui empêche le mouillage et l'étalement du matériau de brasage. Il doit donc être retiré lors du brasage.
② Absorbe fortement les gaz. Le titane et ses alliages ont tendance à absorber l'hydrogène, l'oxygène et l'azote pendant le processus de chauffage, et plus la température est élevée, plus l'absorption est forte, ce qui entraîne une forte diminution de la plasticité et de la ténacité du titane. Par conséquent, le brasage doit être effectué sous vide ou sous atmosphère inerte.
③ Composés intermétalliques faciles à former. Le titane et ses alliages peuvent réagir avec la plupart des matériaux de brasage pour former des composés fragiles, rendant les joints fragiles. Par conséquent, le matériau de brasage utilisé pour braser d’autres matériaux ne convient fondamentalement pas au brasage de métaux réactifs.
④ La structure et les propriétés sont susceptibles de changer. Le titane et ses alliages subissent une transformation de phase et un grossissement des grains lors du chauffage. Plus la température est élevée, plus le grossissement est important, donc la température pour le brasage à haute température ne doit pas être trop élevée.
En résumé, lors du brasage du titane et de ses alliages, il faut faire attention à la température de chauffage du brasage. Généralement, la température de brasage ne doit pas dépasser 950-1000 degré, et plus la température de brasage est basse, plus l'impact sur les propriétés du matériau de base est faible. Pour les alliages trempés et revenus, le brasage peut également être effectué à condition de ne pas dépasser la température de vieillissement.
Pour éviter les réactions d'oxydation et d'absorption d'oxygène et d'hydrogène dans le joint brasé, le brasage du titane et des alliages de titane est effectué sous vide et dans une atmosphère inerte et le brasage à la flamme n'est généralement pas utilisé. Lors du brasage sous vide ou au chlore, un chauffage à haute fréquence, un chauffage au four et d'autres méthodes peuvent être utilisés, qui ont une vitesse de chauffage rapide et un temps de maintien court, ce qui entraîne une couche de composés plus fine dans la zone d'interface et de meilleures performances de joint. Par conséquent, la température de brasage et le temps de maintien doivent être contrôlés pour que le matériau de brasage s'écoule dans l'espace.
La raison pour laquelle le brasage du titane et de ses alliages est mieux réalisé sous vide et sous argon est que, bien que le titane ait une grande affinité pour l'oxygène, il peut obtenir une surface lisse sous un vide de 13,3 Pa en raison de la dissolution du film d'oxyde sur la surface.
Lors du brasage dans une atmosphère d'argon et que la plage de température de brasage est de 760-927 degrés, de l'argon de haute pureté est nécessaire pour empêcher la décoloration du titane. Généralement, l'argon liquide dans les conteneurs de stockage de réfrigérant est utilisé car il est très pur.
Lors du brasage du titane et des alliages de titane, des composés intermétalliques fragiles se forment souvent à l'interface ou dans l'espace de brasage, réduisant ainsi les performances du joint brasé. Le collage par diffusion peut être utilisé pour améliorer les performances du joint brasé. Lors du brasage, une feuille de cuivre, une feuille de nickel ou une feuille d'argent de 50 µm d'épaisseur est placée entre les alliages de titane, qui forment respectivement des eutectiques Cu-Ti, Ni-Ti et Ag-Ti en s'appuyant sur la réaction de contact entre le titane et ces métaux. Ensuite, ces composés intermétalliques fragiles sont diffusés. Le joint lié par diffusion a des performances relativement bonnes sous une certaine température et une certaine durée.
De plus, les alliages de titane en phase + - peuvent être utilisés à l'état recuit, traité en solution ou vieilli. Si un recuit est requis après le brasage, trois schémas sont disponibles : brasage à ou en dessous de la température de recuit après le recuit ; braser à une température supérieure à la température de recuit et adopter un processus de refroidissement segmenté dans le cycle de brasage pour obtenir une structure de recuit ; et brasage à une température supérieure à la température de recuit puis recuit.