Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Shamanian esfahani,Behzad Niroumand,Masoud Atapoor
مرتضی شمعانیان اصفهانی (استاد مشاور) بهزاد نیرومند (استاد راهنما) مسعود عطاپور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Vahid Salehi Mobarakeh
وحید صالحی 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.
در این پژوهش، اتصال فاز مایع گذرا بین اینکونل 617 و فولاد زنگ ‌نزن 310 و پارامترهای بهینه آن مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور، از سه لایه ­ی واسط AWS BNi-2، مس خالص و Mn-25Ni-5Cr به ‌عنوان عامل پیوند استفاده شد. اتصال نمونه­ های با لایه ­ی واسط AWS BNi-2 در دماهای 1040 تا 1100 درجه­ ی سانتی­ گراد و زمان­ های 5 تا 90 دقیقه، اتصال نمونه با لایه­ ی واسط مس در دمای 1075 درجه ­ی سانتی­ گراد و زمان 20 دقیقه و اتصال نمونه با لایه واسط Mn-25Ni-5Cr در دمای 1150 و زمان 45 دقیقه در کوره­ای با اتمسفر خلأ انجام شد و نمونه­ های اتصال یافته در کوره­ای با اتمسفر آرگون همگن ­سازی شدند. سپس ریزساختارهای نوری و الکترونی روبشی، ترکیب شیمیایی فازها و تغییرات غلظت عناصر در محل اتصال، و همچنین استحکام برشی و سختی اتصال و مقاومت خوردگی و خزشی نمونه های متصل شده بررسی شده و شکست نگاری قطعات انجام شد. براساس نتایج به‌دست آمده، استحکام و سختی بهینه در نمونه­ ی اتصال یافته در دمای 1040 و زمان 30 دقیقه مشاهده می­شود، که به ­دلیل کامل شدن انجماد همدما و غلظت کم ترکیبات فلزی بر پایه ­ی بورید می­باشد. علاوه بر این، با افزایش دما و زمان اتصال، ضخامت منطقه­ی متأثر از نفوذ افزایش پیدا کرده است. نتایج نشان داد که عملیات همگن­ سازی موجب بهبود خواص می ­شود، چرا که نفوذ عناصر لایه­ ی واسط به داخل فلزات پایه نسبتاً به‌طور کامل صورت می­ گیرد. در لایه­ ها­ی واسط مس و آلیاژ پایه منگنز، به ‌ترتیب به ­دلیل نبود استحاله یوتکتیکی و ضخامت بالای لایه ­ی واسط، خواص ریزساختاری و مکانیکی مناسبی به ‌دست نیامد. یافته­ های آزمون ­های خوردگی غیرمخرب و مخرب بر روی اتصال و فلزات پایه نشان داد که فلز پایه­ی فولاد زنگ ‌نزن 310 به ­دلیل حضور مناطق غنی از کروم و نمونه­ ی اتصال یافته در دمای 1070 به ­علت کامل شدن انجماد همدما، به ‌ترتیب بهترین نتایج را از جنبه­ ی مقاومت در برابر خوردگی، داشتند. همچنین، آزمون خزش دمای بالا در نمونه­ ی اتصال یافته در دمای 1070 درجه­ ی سانتی­گراد و زمان 30 دقیقه در سه بار اعمالی 240، 289 و 336 مگاپاسکال در دمای ثابت 600 درجه­ ی سانتی گراد به انجام رسید و مشاهده شد که با افزایش بار، زمان گسیختگی کاهش و شکست به تردی می­ گراید. شکست ناشی از خزش در فلز پایه­ ی فولاد زنگ ‌نزن 310 اتفاق افتاد که نشان ازکم تر بودن مقاومت خزشی و گسیختگی آن نسبت به اتصال و دیگر فلز پایه دارد. کلمات کلیدی فرایند اتصال فاز مایع گذرا، انجماد همدما، اینکونل 617، فولاد زنگ­ نزن 310، همگن سازی، منطقه­ ی متأثر از نفوذ.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی