اتصال فولاد زنگ نزن آستنيتي 316 به آلياژ Ti-6Al-4V به روش تفجوشي پلاسماي جرقه اي و ارزيابي خواص مكانيكي و ريزساختار

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد و متالورژي

كارشناسي ارشد

روش تف¬جوشي پلاسماي جرقه¬اي يا جوشكاري پلاسماي جرقه¬اي يك روش نوين براي اتصال مواد غيرمشابه به يك¬ديگر مي¬باشد. توسط اين روش مي¬توان فرايندهايي همچون ميزان نفوذ اتمي، تبديل فاز و اصلاح مرزدانه را كنترل نمود و از آن براي ساخت بسياري از قطعات استفاده كرد. تيتانيوم و آلياژهاي آن به دليل مقاومت عالي در برابر خوردگي، مواد مناسبي براي حلال¬هاي الكتروليتي در كارخانه¬هاي بازفرآوري سوخت راكتور هستند. فولاد زنگ¬نزن آستنيتي 316 به دليل استحكام بالا، جوش¬پذيري، شكل¬پذيري و مقاومت در برابر خوردگي به طور گسترده براي كاربردهاي مختلفي مانند پتروشيمي، هوا¬فضا و انرژي هسته¬اي استفاده مي¬شود. در نيروگاه¬هاي هسته¬اي اتصال فولاد زنگ¬نزن آستنيتي 316 به آلياژهاي تيتانيوم در محل مورد نياز است. با اين حال جوشكاري ذوبي مستقيم فولاد زنگ¬نزن به تيتانيوم تقريبا غيرممكن است. زيرا تشكيل تركيبات بين¬فلزي شكننده اجتناب¬ناپذير بين آهن- تيتانيوم و در نتيجه مشكل جدي ترك خوردگي و كاهش استحكام كششي و استحكام خمشي را به همراه دارد. با در نظر گرفتن همه موارد، بهترين راه براي تحقق اين اتصال استفاده از جوش حالت جامد مي¬باشد. براي اين منظور، بسياري از روش‌هاي جوشكاري حالت جامد مانند پيوند نفوذي، جوشكاري اصطكاكي و جوشكاري انفجاري در گذشته آزمايش شده‌اند، اما موفقيت چنداني نداشته‌اند. بنابراين هدف از اين پژوهش، بررسي ساختار ميكروسكوپي و خواص مكانيكي اتصال فولاد زنگ¬نزن آستنيتي 316 به آلياژ تيتانيوم Ti-6Al-4V به روش تف¬جوشي پلاسماي جرقه¬اي مي¬باشد. اين اتصال در دماهاي 600، 650، 700، 750، 800 و 850 درجه سانتي¬گراد، فشار 30 مگاپاسكال و زمان نگهداري 5 دقيقه صورت گرفت. ريزساختار اتصالات تف¬جوشي شده توسط ميكروسكوپ نوري بررسي و ميزان حفره براي فولاد زنگ¬نزن آستنيتي 316 و همچنين آلياژ Ti-6Al-4V محاسبه و سپس با استفاده از محلول¬هاي آشكارساز، دانه¬بندي و ريزساختار دو آلياژ بررسي شد. براي ارزيابي فازها و لايه¬هاي تشكيل شده در مرز اتصال، از ميكروسكوپ الكتروني روبشي استفاده و ضخامت لايه¬هاي تشكيل شده گزارش گرديد. در دماي 850 درجه سانتي¬گراد تركيب بين¬فلزي Fe-Ti به صورت پيوسته تشكيل گرديد.ميزان ريزسختي در مرز اتصال در دماهاي ذكر شده مورد بررسي قرار گرفت. خواص كششي و خمشي اتصال در دماهاي 700، 750 و 800 درجه سانتي¬گراد بررسي گرديد و حداكثر استحكام كششي اتصال در دماي 800 درجه سانتي¬گراد ،2/36 مگاپاسكال و استحكام خمشي 792 مگاپاسكال گزارش شد. همچنين سطح شكست نمونه¬ها مورد تحليل قرار گرفت.

232324

جوشكاري

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان