Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Shamanian esfahani,Behzad Niroumand,Masoud Atapoor
مرتضي شمعانيان اصفهاني (استاد مشاور) بهزاد نيرومند (استاد راهنما) مسعود عطاپور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Vahid Salehi Mobarakeh
وحيد صالحي مبارکه

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Investigation on the effects of Transient Liquid Phase bonding temperature and time on the microstructure, mechanical, corrosion and creep properties of Inconel 617 and 310 stainless steel bonding
: In this study, the transient liquid phase process between Inconel 617 and stainless steel 310 and its optimal parameters were investigated. For this purpose, AWS BNi-2, pure copper and Mn-25Ni-5Cr were used as the bonding layer. Bonding by AWS BNi-2 interlayer conducted at temperatures of 1040 to 1100 ° C and times of 5 to 90 minutes, and by copper interlayer conducted at 1075 ° C and time of 20 minutes. The sample was bonded by Mn-25Ni-5Cr interlayer at 1150 ° C for 45 minutes in a vacuum furnace and the samples were homogenized in an argon atmosphere furnace. Then, the optical and electron scanning microscopy microstructures, the chemical composition of the phases and changes in the concentration of elements at the joint, as well as the shear strength and joint hardness and the corrosion and creep resistance of the connected specimens were investigated and the parts were fractured. Based on the obtained results, optimal strength and hardness are observed in the bonded sample at 1040 temperature and time of 30 minutes, which is due to the completion of isothermal solidification and low concentration of metallic compounds based on boride. In addition, as the temperature and bonding time increase, the thickness of the diffusion affected zone increases. The results showed that the homogenization operation improves the properties, because the diffusion of the interlayer elements into the base metals is relatively complete. In the copper and manganese base alloy interlayers, due to the lack of eutectic transformation and high thickness of the interlayer, respectively, good microstructural and mechanical properties were not obtained. Findings of non-destructive and destructive corrosion tests on alloys and base metals showed that the base metal of 310 stainless steel due to the presence of chromium-rich regions and the bonded sample at 1070 ° C due to the completion of isothermal solidification, respectively, had the best results. In addition, high temperature creep test was performed on the bonded sample at 1070 °C and time of 30 minutes in three loads of 240, 289 and 336 MPa at a constant temperature of 600 ° C and was observed as the load increases, the rupture time decreases and the failure becomes brittle. Creep failure occurred in the base metal of 310 stainless steel, which indicates a lower creep resistance and rupture compared to the bonding and other base metal. Keywords: Transient Liquid Phase Joining Process, Isothermal Solidification, Inconel 617, Stainless Steel 310, Homogenization, Diffusion Affected Zone.
چکيده در اين پژوهش، اتصال فاز مايع گذرا بين اينکونل 617 و فولاد زنگ ‌نزن 310 و پارامترهاي بهينه آن مورد بررسي قرار گرفت. به اين منظور، از سه لايه ­ي واسط AWS BNi-2، مس خالص و Mn-25Ni-5Cr به ‌عنوان عامل پيوند استفاده شد. اتصال نمونه­ هاي با لايه ­ي واسط AWS BNi-2 در دماهاي 1040 تا 1100 درجه­ ي سانتي­ گراد و زمان­ هاي 5 تا 90 دقيقه، اتصال نمونه با لايه­ ي واسط مس در دماي 1075 درجه ­ي سانتي­ گراد و زمان 20 دقيقه و اتصال نمونه با لايه واسط Mn-25Ni-5Cr در دماي 1150 و زمان 45 دقيقه در کوره­اي با اتمسفر خلأ انجام شد و نمونه­ هاي اتصال يافته در کوره­اي با اتمسفر آرگون همگن ­سازي شدند. سپس ريزساختارهاي نوري و الکتروني روبشي، ترکيب شيميايي فازها و تغييرات غلظت عناصر در محل اتصال، و همچنين استحکام برشي و سختي اتصال و مقاومت خوردگي و خزشي نمونه هاي متصل شده بررسي شده و شکست نگاري قطعات انجام شد. براساس نتايج به‌دست آمده، استحکام و سختي بهينه در نمونه­ ي اتصال يافته در دماي 1040 و زمان 30 دقيقه مشاهده مي­شود، که به ­دليل کامل شدن انجماد همدما و غلظت کم ترکيبات فلزي بر پايه ­ي بوريد مي­باشد. علاوه بر اين، با افزايش دما و زمان اتصال، ضخامت منطقه­ي متأثر از نفوذ افزايش پيدا کرده است. نتايج نشان داد که عمليات همگن­ سازي موجب بهبود خواص مي ­شود، چرا که نفوذ عناصر لايه­ ي واسط به داخل فلزات پايه نسبتاً به‌طور کامل صورت مي­ گيرد. در لايه­ ها­ي واسط مس و آلياژ پايه منگنز، به ‌ترتيب به ­دليل نبود استحاله يوتکتيکي و ضخامت بالاي لايه ­ي واسط، خواص ريزساختاري و مکانيکي مناسبي به ‌دست نيامد. يافته­ هاي آزمون ­هاي خوردگي غيرمخرب و مخرب بر روي اتصال و فلزات پايه نشان داد که فلز پايه­ي فولاد زنگ ‌نزن 310 به ­دليل حضور مناطق غني از کروم و نمونه­ ي اتصال يافته در دماي 1070 به ­علت کامل شدن انجماد همدما، به ‌ترتيب بهترين نتايج را از جنبه­ ي مقاومت در برابر خوردگي، داشتند. همچنين، آزمون خزش دماي بالا در نمونه­ ي اتصال يافته در دماي 1070 درجه­ ي سانتي­گراد و زمان 30 دقيقه در سه بار اعمالي 240، 289 و 336 مگاپاسکال در دماي ثابت 600 درجه­ ي سانتي گراد به انجام رسيد و مشاهده شد که با افزايش بار، زمان گسيختگي کاهش و شکست به تردي مي­ گرايد. شکست ناشي از خزش در فلز پايه­ ي فولاد زنگ ‌نزن 310 اتفاق افتاد که نشان ازکم تر بودن مقاومت خزشي و گسيختگي آن نسبت به اتصال و ديگر فلز پايه دارد. کلمات کليدي فرايند اتصال فاز مايع گذرا، انجماد همدما، اينکونل 617، فولاد زنگ­ نزن 310، همگن سازي، منطقه­ ي متأثر از نفوذ.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی