بررسي پارامترهاي موثر بر اتصال كاربيد تنگستن به فولاد با استفاده از واكنش هاي سنتز احتراقي

كارشناسي ارشد

هدف از پژوهش حاضر امكان سنجي اتصال كاربيد تنگستن WC-8Co به فولاد VCN-150 با استفاده از واكنش¬هاي سنتز احتراقي و بررسي ميزان چسبندگي و استحكام اتصال و نيز عوامل موثر بر اين فرآيند است. بر اين اساس يك سامانه آزمايشگاهي كه وظيفه¬ي اعمال فشار محوري، گرمايش سريع و تأمين اتمسفر محافظ براي ايجاد اتصال بين دو قطعه فولاد و كاربيد¬ تنگستن را داشت، طراحي و ساخته شد. در اين راستا پودرهاي نيكل و تيتانيم تجاري به عنوان پودرهاي واكنش¬گر اوليه و منبع توليد گرما در فرآيند اتصال مورد استفاده قرار گرفتند و از اين پودر¬ها به منظور تهيه مخلوط¬¬هاي فشرده پودري Ni+Ti استفاده شد. اجزاي مورد اتصال و مخلوط پودري فشرده نيكل – تيتانيم مابين آن¬ها در اتمسفر آرگون و تحت نيروي اعمالي مشخص، توسط يك كوره القايي تحت گرمايش با سرعت بالا قرار گرفتند. اثر اندازه ذرات نيكل و تيتانيم، نيروي اعمالي همزمان با فرآيند اتصال¬دهي و ضخامت لايه¬ي اتصال دهنده روي استحكام برشي، نفوذ عناصر، ميزان تخلخل در لايه¬ي اتصال و زمان افروزش بررسي شد. مشخصات ريزساختاري نمونه¬ها پس از اتصال¬دهي، توسط دستگاه XRD و SEM مجهز به EDS ارزيابي شد. استحكام برشي ميانگين اتصالات نيز با طراحي و ساخت يك فك استحكام برشي طبق استاندارد ASTM، اندازه¬گيري شد. آناليزهاي انجام شده مؤيد تشكيل NiTi به ¬عنوان فاز اصلي در لايه¬ي اتصال بود. نتايج نشان دادند كه با كاهش اندازه متوسط ذرات نيكل از 62 به 3 ميكرون، به جهت افزايش سطوح تماس پودر¬ها، زمان افروزش لايه اتصال دهنده از 238 به 35 ثانيه كاهش يافته و واكنش آن با شدت و حرارت بيشتري انجام شده و در نتيجه¬ي آن نفوذ بيشتري بين اجزاي اتصال مشاهده شد. همچنين استحكام برشي اندازه¬گيري شده به دليل ريزدانگي و نفوذ بهتر از حدود صفر به 44/32 مگاپاسكال افزايش يافت. ميزان تخلخل نيز حدوداً از 20 به 4 درصد كاهش يافت. نتايجي مشابه براي ذرات تيتانيم به دست آمد. افزايش ضخامت لايه اتصال دهنده از 2 تا 5 ميليمتر باعث افزايش تخلخل در لايه اتصال حدوداً از 4 به 21 درصد، كاهش استحكام برشي از 44/32 به 02/7 مگاپاسكال و كاهش نفوذ متقابل عناصر مربوط به اجزاي اتصال شد. زمان افروزش احتمالا به دليل افزايش سطح انتقال حرارت در نتيجه افزايش ضخامت لايه اتصال، از 37 به 30 ثانيه كاهش يافت. افزايش نيروي اعمالي در حين اتصال از صفر به 60 كيلوگرم با اندازه ذرات ثابت نيكل و تيتانيم به ترتيب 3 و 30 ميكرون و ارتفاع قرص 2 ميليمتر شرايط بهينه اتصال¬دهي در اين پروژه بود كه نه تنها باعث بهبود نفوذ عناصر در فصل مشترك اتصال شد بلكه تخلخل در لايه اتصال از حدود 54 به 3 درصد كاهش و استحكام برشي از حدود صفر به 63/38 مگاپاسكال افزايش يافت. واژه‌هاي كليدي: اتصال كاربيد تنگستن – فولاد، سنتز احتراقي، واكنش گرمازا، تركيبات بين فلزي NiTi، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، پراش سنجي اشعه ايكس (XRD)، استحكام¬¬سنجي

194393

دانشگاه علم و صنعت ايران

استخراج فلزات

دكتر ماندانا عادلي - دكتر منصور سلطانيه