Skip to main content
SUPERVISOR
Abdolmajid Eslami,Morteza Shamanian esfahani,Seyed mehran Nahvi
عبدالمجيد اسلامي (استاد راهنما) مرتضي شمعانيان اصفهاني (استاد راهنما) سيدمهران نحوي (استاد مشاور)
 
STUDENT
Hossein Shirkhani
حسين شيرخاني

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394
In this study Mn-Ni-Cr alloy was sprayed on AISI 321 stainless steel substrates using a thermal flame spray technique. For this purpose, the flame spraying method was used to create the coating of the aforementioned alloy as an interface layer in the brazing process. Regarding the importance of the absence of oxide phases in the coating, argon and nitrogen was used as a carrier gas for the brazing. The microstructure of coated samples was studied using scanning electron microscopy(SEM). It was observed that when used instead of air from argon and nitrogen as carrier gas, the amount of spreading lats was reduced and the porosity and prosity in the coating increased. Surface coatings were investigated by X-ray diffraction and it was observed that the use of protective gases reduced and eliminated some of the oxides. In this study, due to the high number of samples, the samples were first coated with air, under the brazing process, to obtain optimal parameters of temperature and time. The samples coated with argon and nitrogen gas at optimal temperature and time were subjected to brazing. Also, a foil with a similar composition of braze alloy was used to perform the brazing process. The process was performed by choosing a temperature of 1150 ° C as a constant temperature and changing the time of brazing process from 5 to 45 minutes to determine the optimum time. The results obtained from microstructural reviews and tensile strength tests indicate an optimum time of 45 minutes, then, at time of 45 minutes and the Temperature at 1110 ° C and 1130 ° C samples were brazed. Tensile strength test results indicate temperature of 1150° C for optimum temperature. Therefore, the samples coated with neutral gases as well as the desired foil were brazed at optimal temperature and time. Among of the samples coatted with the highest strength is 116 MPa and the minimum strength is 45 MPa. This is while the strength of the foil brazed sample is 405 MPa. The main factor in the strength of the brazing process is the manganese element, which can be completely dissolved in iron and form a strong metallurgical bond. Investigation of microstructure images and distribution of elements, indicating that the formation of solid solution and a brittle phase is not formed. On the other hand, the main reason is the strength difference between the samples brazed by coating and foil the surface discontinuities on the substrate that was created during the sand blasting process. Keywords:
در اين پژوهش نمونه‌هاي فولاد زنگ نزن AISI 321 با استفاده از پاشش شعله‌اي آلياژ لحيم منگنز- نيکل- کروم که به صورت مفتول‌هايي به قطر 3-9/2 ميلي‌متر تهيه شد تحت فرآيند لحيم‌کاري سخت قرار گرفتند. با توجه به اهميت عدم حضور فازهاي اکسيدي در پوشش تشکيل شده، جهت ايجاد اتصالي با خواص مناسب از گازهاي آرگون و نيتروژن در کنار هوا (رايج در صنعت) به عنوان گاز حمل‌کننده استفاده شد. ريزساختار نمونه‌هاي پوشش داده شده با استفاده از ميکروسکوپ الکتروني روبشي مورد بررسي قرار گرفت. مشاهده شد هنگامي که از گازهاي خنثي به جاي هوا استفاده مي‌شود، ميزان پخش شدن اسپلت‌ها کاهش يافته و از طرفي مقدار تخلخل و حفرات در پوشش افزايش يافته است. همچنين مورفولوژي سطوح پوشش توسط دستگاه رويه نگار ليزر سطوح مورد بررسي قرار گرفت. سطوح پوشش توسط آناليز XRD بررسي و مشاهده شد که استفاده از گازهاي محافظ باعث کاهش و حذف برخي از اکسيدها شده است. در اين پژوهش به دليل تعداد بالاي نمونه‌ها ابتدا نمونه‌هاي پوشش داده شده با استفاده از هوا، تحت فرآيند لحيم‌کاري قرار گرفتند تا پارامترهاي بهينه دما و زمان بدست آيد، سپس نمونه‌هاي پوشش داده شده با گازهاي آرگون و نيتروژن در دما و زمان بهينه تحت فرآيند لحيم‌کاري قرار گرفتند. همچنين از فويل با ترکيب مشابه آلياژ لحيم جهت انجام فرآيند لحيم‌کاري استفاده شد. قبل از انجام فرآيند لحيم‌کاري دماي ذوب آلياژ مورد نظر توسط آناليز گرماسنجي افتراقي جهت انتخاب دما و زمان مناسب فرآيند تعيين گرديد. با انتخاب دماي 1150 درجه سانتي‌گراد به عنوان دماي ثابت و تغيير زمان انجام فرآيند لحيم‌کاري از 5 تا 45 دقيقه جهت تعيين زمان بهينه، فرآيند انجام شد. نتايج بدست آمده ازبررسي‌هاي ريزساختاري و آزمون استحکام کششي حاکي از بهينه بودن زمان 45 دقيقه مي‌باشد. سپس در زمان 45 دقيقه نمونه‌ها در دماي 1110 و 1130 درجه سانتي‌گراد لحيم‌شدند، که استحکام کششي کمتري از نمونه لحيم شده در دماي 1150 درجه داشتند. بنابراين نمونه‌هاي پوشش داده شده با گازهاي خنثي و همچنين فويل مورد نظر در دماي 1150 درجه سانتي‌گراد وزمان 45 دقيقه لحيم‌شدند. در بين نمونه‌هاي داراي پوشش بيشترين استحکام مربوط به نمونه پوشش داده شده با گاز آرگون با مقدار استحکام 116 مگاپاسکال و کمترين استحکام برابر 45 مگاپاسکال مي‌باشد، که مربوط به نمونه 5 دقيقه لحيم شده است. اين در حالي است که استحکام نمونه لحيم شده با فويل برابر 405 مگاپاسکال مي‌باشد. عامل اصلي استحکام در فرآيند لحيم‌کاري عنصر منگنز است که مي‌تواند به طور کامل در آهن حل شود و پيوندهاي متالورژيکي قوي تشکيل دهد. بررسي تصاوير ريزساختار و نحوه توزيع عناصر، نشان‌دهنده عدم تشکيل فاز ترد در ناحيه اتصال و تشکيل محلول جامد مي‌باشد. همچنين بررسي سطوح شکست حاکي از شکست ترد نمونه‌هاي لحيم‌شده در دما و زمان غير بهينه مي‌باشد. از طرفي دليل اصلي اختلاف استحکام بين نمونه‌هاي لحيم شده با پوشش و فويل ناپيوستگي‌هاي سطحي موجود بر روي زيرلايه مي‌باشد که در طي فرآيند ماسه‌پاشي ايجاد شده است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی