اتصال غيرمشابه فاز مايع گذراي فولاد زنگ‌نزن آستنيتي 316L به آلياژ تيتانيوم Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo توليد شده به روش ساخت افزايشي با لايه مياني BNi2

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

در سال¬هاي اخير به‌منظور استفاده از تركيب خواص متفاوت مواد گوناگون، براي ارتقاي عملكرد و كاهش هزينه¬ها، مبحث اتصال آلياژهاي غيرمشابه مورد توجه بسياري از پژوهشگران قرار گرفته است. آلياژهاي تيتانيوم و فولادهاي زنگ‌نزن به‌عنوان دو ماده مهم با كاربردهاي گسترده در صنايع مختلف مانند نفت و گاز، خودروسازي و غيره، از نظر خواص فيزيكي، شيميايي و مكانيكي داراي مزاياي گوناگوني مي¬باشند. امروزه، روش‌هاي ذوب گزينشي ليزر و ذوب پرتو الكتروني، به دليل قابليت توليد قطعات پيچيده با خواص بهتر يا برابر، نسبت به روش¬هاي معمولي، در صنايع ذكر شده مورد استفاده قرار مي‌گيرند. به دليل محدوديت اندازه براي قطعات توليدي به اين روش‌ها، بررسي اتصال آن‌ها به‌منظور كاربرد بيشتر، در صنعت مورد توجه قرار گرفته است. در اين پژوهش اتصال فولاد زنگ‌نزن آستنيتي 316L به آلياژ تيتانيوم Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo توليد شده به روش ساخت افزايشي، با استفاده از فرايند فاز مايع گذرا در دو دماي 980 و 1020 درجه سانتي‌گراد و زمان‌هاي 30، 60 و 120 دقيقه، با استفاده از لايه مياني BNi-2 تحت شرايط خلأ 5-10 بار انجام شد. به‌منظور بررسي ريزساختار اتصالات به دست آمده، ميكروسكوپ نوري و ميكروسكوپ الكتروني روبشي مجهز به آناليز EDS مورد استفاده قرار گرفت. همچنين خواص مكانيكي اتصالات، با استفاده از آزمون‌هاي استحكام برشي و ريزسختي سنجي و بررسي سطوح شكست اتصالات، با استفاده از آناليز پراش پرتو ايكس، مورد بررسي قرار گرفتند. نتايج حاصل از اين پژوهش نشان مي‌دهد كه با افزايش دما و زمان، ناحيه انجماد همدما كه شامل فاز غني از تيتانيوم است، افزايش و ناحيه انجماد غير همدما كه حاوي تركيبات بورايد تيتانيوم و نيكل-تيتانيوم است، كاهش يافته است. لازم به ذكر است، نواحي نفوذي در سمت فلزات پايه نيز با افزايش زمان و دما افزايش مي‌يابند كه اين مورد در سمت فولاد زنگ‌نزن، به دليل تشكيل تركيبات M3B2، باعث كاهش خواص مورد نياز، براي اتصال مي‌گردد. نتايج حاصل از استحكام برشي اتصالات در دماي 980 درجه سانتي‌گراد، بيانگر افزايش استحكام تا 118 مگاپاسكال با افزايش زمان بوده است كه اين امر به دليل بالاتر رفتن نرخ انجماد همدما مي‌باشد. با اين وجود در دماي 1020 درجه سانتي‌گراد، با افزايش زمان اتصال، به دليل كاهش تركيبات بورايد تيتانيوم و افزايش فازهاي M3B2، كاهش استحكام مشاهده شده است. نتايج آزمون ريزسختي سنجي نشان داد كه بيشترين مقدار سختي نمونه‌ها مربوط به ناحيه انجماد غيرهمدما، در مركز اتصال، مي‌باشد. با توجه به بررسي‌هاي پراش پرتو ايكس از سطح شكست اتصالات، تشكيل فازهاي ترد NiTi2 در ناحيه انجماد غير همدما و همچنين فازهاي FeTi و بورايدهاي M3B2 در ناحيه نفوذي فولاد زنگ‌نزن باعث شكست اتصالات از اين مناطق مي‌شود.

231751

جوشكاري

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان