Skip to main content
SUPERVISOR
Hamidreza Salimi jazi,Hossein Edris
حميدرضا سليمي جزي (استاد راهنما) حسين ادريس (استاد راهنما)
 
STUDENT
Akbar Davoodi Jamaloei
اکبر داودي جمالوئي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Study of TLP and Diffusion Bonding process of Ti-6Al-4V alloy produced by Vacuum Plasma Spray Forming and Rolling
Recently, due to providing favorable properties, there are attractive attention in solid state bonding of Ti alloys. Production methods of Ti-6Al-4V alloys can have significant effects on properties of the solid state bonding. Due to the nature of the plasma spraying process, microstructure of Ti-6Al-4V alloy produced by Vacuum Plasma Spray Forming(VPSF) are completely different from those of conventionally manufactured alloys. These differences could create different behaviors in the solid state bonding of these alloys. In this study, Transient Liquid Phase(TLP) and Diffusion Bonding of Ti-6Al-4V alloy produced by VPSF and rolling were investigated. Bonding processes were performed along with heat treatment cycles to achieve three main structures of Ti-6Al-4V alloy. Diffusion Bonding was carried out without any interlayer at pressures of 1 and 3 MPa. TLP bonding was performed in the optimal heat treatment cycle at four copper interlayer thicknesses (2, 5, 10 and 25 microns). Microstructures were analyzed by using an optical microscope (OM) and field emission-scanning electron microscope (FE-SEM). Distribution of alloying elements at the joint area was studied by using Energy Dispersive Spectroscopy(EDS) and X-Ray Diffraction Analyze(XRD) was used for phase analyzing. Finally, mechanical properties of the joints were evaluated by measuring the shear strength. Results showed that the bonding strength of the rolling alloy was higher than VPSF alloy due to existence of voids in the VPSF structure. Maximum shear strength of DB of VPSF alloy was achieved 468 and 508 MPa in 1 and 3 MPa pressure, respectively. because of higher diffusion path in VPSF alloy, bonding width in the TLP bonding of VSPF alloy was wider than that in the rolled alloy. Maximum shear strength of TLP bonding was achieved at 2µm thickness of interlayer it was 452 and 492 MPa for VPSF and rolling alloys, respectively. Increasing the thickness of the interlayer caused reduced the bonding strength and increased hardness at the bonding region due to the presence of Ti 2 Cu intermetallic phase. Average maximum hardness in the center of the TLP bonding area of VSPF alloys at 25 µm interlayer thickness was measured 410 HV. Thus, TLP bonding could be used for joining of VPSF Ti-6Al-4V alloy successfully to carry out heat treatment of structure and welding, simultaneity. Keywords Diffusion bonding, Transient liquid phase, Titanium, Vacuum Spray Plasma Forming, Shear strength.
چکيده امروزه روش هاي اتصال حالت جامد آلياژ Ti-6Al-4V به دليل ارائه خواص مطلوب در صنايع مهمي مانند هوافضا توجه زيادي را به خود جلب کرده اند. روش هاي توليد آلياژ Ti-6Al-4V مي تواند تاثير زيادي بر نتايج نهايي اتصالات حالت جامد داشته باشد. آلياژ Ti-6Al-4V پاشش پلاسمايي تحت خلاء با توجه به روش توليد آن، داراي ساختار و ويژگي هاي فيزيکي/ مکانيکي متفاوتي نسبت به آلياژهاي توليدي از روش هاي مرسوم است. اين موضوع رفتار متفاوتي را براي اتصالات اين آلياژها ايجاد مي کند. از طرفي در سال هاي گذشته همواره رشد دانه و تخريب فلز پايه با توجه به هدايت حرارتي کم تيتانيوم از مشکلات پيش روي محققين براي اتصالات حالت جامد آلياژ Ti-6Al-4V بوده است. بنابراين در اين پژوهش سعي شد اتصال فاز مايع گذرا و اتصال نفوذي آلياژهاي Ti-6Al-4V توليد شده توسط روش هاي پاشش پلاسما تحت خلاء و نورد شده مورد بررسي قرار گيرد. فرايند اتصال همزمان با سيکل هاي عمليات حرارتي آلياژ Ti-6Al-4V به منظور دستيابي به سه ساختار اصلي تيتانيوم انجام شد. اتصالات نفوذي در سيکل هاي عمليات حرارتي بدون لايه مياني و در فشارهاي 1 و 3 مگاپاسکال انجام شدند و در ادامه اتصال فاز مايع گذراي آن در مطلوب ترين سيکل عمليات حرارتي با لايه مياني مس انجام شد و تاثير ضخامت لايه واسط (2، 5، 10و 25 ميکرون) مورد بررسي قرار گرفت. مطالعات ريزساختاري توسط ميکروسکوپ نوري و الکتروني روبشي نشر ميدان (FE-SEM) انجام شد. براي آناليز عنصري از ميکروسکوپ الکتروني روبشي نشر ميدان مجهز به آناليز تفکيک انرژي(EDS) استفاده شد. به منظور فازيابي از الگوي پراش پرتو ايکس(XRD) استفاده شد. استحکام برشي اتصالات و سختي آنها نيز مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج نشان داد به دليل وجود مسيرهاي نفوذي بيشتر در آلياژ Ti-6Al-4V پاشش پلاسمايي شده اتصالات نفوذي بهتري در اين آلياژ نسبت به اتصالات آلياژ نورد شده ايجاد شد. اما نتايج استحکام برشي نشان داد که استحکام اتصالات نفوذي آلياژ نورد شده بهتر از آلياژ پاشش داده شده بود که دليل اين اتفاق وجود حفرات فلز پايه در آلياژ پاششي ناشي از ماهيت روش ساخت اين آلياژ بود. بيشترين استحکام برشي اتصال نفوذي آلياژ پاششي در يک مگاپاسکال و نورد شده در سه مگاپاسکال به ترتيب برابر با 468 و 508 مگاپاسکال در سيکل عمليات حرارتي آلفاي هم محور حاصل شد. به واسطه نفوذ بالاي آلياژ پاشش داده شده نسبت به آلياژ نورد شده، منطقه اتصال فاز مايع گذرا در آلياژ پاششي پهن تر از آلياژ نورد شد. بيشترين استحکام برشي اتصال فاز مايع گذرا با لايه مياني 2 ميکرون براي آلياژ پاششي و نورد شده به ترتيب برابر با 452 و 492 مگاپاسکال حاصل شد. افزايش ضخامت باعث کاهش استحکام و افزايش سختي در مرکز اتصال به واسطه حضور ترکيبات بين فلزي Ti 2 Cu شد. ميانگين بيشترين سختي در مرکز اتصال آلياژ پاششي به ضخامت لايه مياني 25 ميکرون برابر با 410 ويکرز اندازه گيري شد. نهايتاً با توجه به اين که استحکام برشي فرايند فاز مايع گذرا در ضخامت هاي کمتر تقريباً نزديک به اتصال نفوذي به دست آمد، فرايند اتصال دهي فاز مايع گذرا با لايه مياني نازک، به منظور رفع مشکلات و محدوديت هاي اتصال نفوذي پيشنهاد شد. کلمات کليدي اتصال نفوذي، اتصال فاز مايع گذرا، تيتانيوم، فرايند پاشش پلاسمايي در خلاء، استحکام برشي

ارتقاء امنیت وب با وف بومی