Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Shamanian esfahani,Masoud Atapoor,Alireza Alafchian
مرتضي شمعانيان اصفهاني (استاد راهنما) مسعود عطاپور (استاد راهنما) عليرضا علافچيان (استاد مشاور)
 
STUDENT
Ehsan Norouzi Masir
احسان نوروزي مصير

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392
Nowadays, steel-titanium coupling is considered in chemical, nuclear, and airspace. In this work, the effect of bonding time and temperature on bonding of AISI 304 to Ti-6Al-4V by transient liquid phase bonding was investigated. A thin (25 ?m) foil of pure Cu was applied as the interlayer. Prior to TLP bonding, the surfaces to be joined and Cu interlayers were prepared by grinding and polishing down to 1200 grit and then cleansed with acetone in an ultrasonic bath. Afterwards, the interlayer was placed between the parent metals. The microstructures were investigated by optical and scanning electron microscopes. Energy dispersive spectroscopy (EDS) was performed in order to ensure the compositional variation of the joints. Microhardness measurements were used across the joint region using a Vickers micro-hardness indenter with a load of 50 g. Shear tests of the bonded samples were carried out to evaluate the shear strength of the TLP joints. The results showed that the intermetallic and eutectic compounds were removed at bonding temperature of 960 °C due to change in chemical composition of elements at interface. With increasing the bonding temperature, the width of joint zone was decreased and complete isothermal solidification rate was increased. EDS analysis indicated that various intermetallic phases at bonding temperatures of 870,900 and 930°C were formed. The highest hardness was recorded at case of 870 °C for 60 min. the maximum shear strength (374MPa) at 960 °C bonded joint was obtained. The fracture analysis showed different fracture morphologies for different bonding temperatures. The results of time variation at constant temperature of 960 °C showed that with increasing bonding time from 15 to 45 min, the width of the joint zone was raised. In contrast, with elevating bonding temperature, the joint zone width was decreased, indicating complete isothermal solidification at interface.
چکيده امروزه اتصالات فولاد هاي زنگ نزن به تيتانيوم و آلياژهاي آن در صنايع بيوپزشکي، هوافضا و شيميايي مورد توجه قرار گرفته است. در اين پژوهش تاثير دما وزمان پيونددهي بر اتصال فولاد زنگ نزن آستنيتي 304 به آلياژ Ti-6Al-4V با روش فاز مايع گذرا مورد مطالعه قرار گرفت. بدين منظور ابتدا نمونه هاي با ابعاد mm 3×10×10 تهيه شده و سطح آنها به وسيله سنباده زني و چربي زدايي با استون آماده سازي شد. لايه مياني از جنس مس جهت برقراري اتصال استفاده شد. لايه مياني بين نمونه هاي آماده سازي شده از فلزات پايه قرار گرفت و مجموعه آنها درون نگهدارنده قرار گرفتند. اتصال در 10 حالت، دما و زمان هاي مختلف در کوره تحت اتمسفر خلا انجام شد. نمونه هاي پيونددهي مقطع زده شده و جهت متالوگرافي آماده سازي شدند. جهت بررسي ريزساختار ناحيه اتصال از ميکروسکوپ نوري و الکتروني روبشي استفاده شد. ترکيب شيميايي فازهاي ناحيه اتصال و تغييرات غلظت عناصر آلياژي در موضع اتصال با استفاده از ميکروسکوپ الکتروني روبشي مجهز به آناليز تفکيک انرژي بررسي شد. به منظور ارزيابي خواص مکانيکي، استحکام برشي و تغييرات سختي در موضع اتصال آزمون شد. در نهايت سطوح شکست اتصال توسط ميکروسکوپ الکتروني روبشي بررسي شد. نتايج حاصل از تغييرات دماي پيونددهي در زمان ثابت 60 دقيقه نشان داد که در نمونه اتصال داده شده در دماي 960 درجه سانتي گراد به دليل تغيير ترکيب شيميايي عناصر، ترکيبات يوتکتيک و بين فلزي کاملا از بين رفته و انجماد همدما در ناحيه اتصال رخ داده است. با افزايش تدريجي دما ضخامت ناحيه اتصال کاهش يافته و مکانيزم انجماد همدما شروع مي شود که تاييد کننده افزايش نرخ انجماد همدما در دماي بالاتر است. آناليز EDS نشان داد که در ناحيه اتصال نمونه هاي 870، 900 و 930 درجه سانتي گراد فاز هاي مختلف يوتکتيک و بين فلزي تشکيل مي شود. حداکثر سختي در ناحيه مياني اتصال در دماي 870 درجه سانتي گراد به دليل حضور فاز هاي ترد ثبت شد. بيشترين استحکام به مقدار 374 مگاپاسکال در نمونه پيونددهي شده در دماي 960 درجه اندازه گيري شد. همچنين مورفولوژي سطوح شکست بيانگر شکستي از نوع ترد و ترکيبي از ترد/نرم به ترتيب در نمونه هاي پيونددهي شده در دما هاي 870 و 960 درجه سانتي گراد بود. . نتايج حاصل از تاثير زمان در دماي ثابت 960 درجه سانتي گراد نشان داد که ريزساختار ناحيه اتصال با افزايش زمان از 5 به 45 دقيقه عريض تر شد، در حالي که با افزايش زمان از 45 به 60 دقيقه اتصال کاملا همگن شده و ضخامت ناحيه اتصال کاهش يافت که نشان دهنده کامل شدن انجماد همدما در اين شرايط است. آزمون EDS نشان داد که در ناحيه اتصال تمامي نمونه ها بجز نمونه پيونددهي در زمان 60 دقيقه فاز هاي بين فلزي به همراه محصول يوتکتوييد حاصل از تجزيه فاز –Ti? تشکيل مي شود. حداکثر استحکام برشي در نمونه پيونددهي شده در زمان 60 دقيقه به دست آمد که نشان دهنده انجماد همدما ي کامل در زمان بيشتر است. ريزسختي سنجي از موضع اتصال در تمامي نمونه ها نشان دهنده افزايش مقدار سختي در همسايگي فولاد زنگ نزن بود که تاييد کننده حضور فاز هاي بين فلزي شامل تيتانيوم-مس وآهن در اين ناحيه است. . تصاوير SEM به دست آمده از سطح شکست نشان داد که شکستي از نوع ترد و کليواژ در نمونه پيونددهي شده در زمان 15 دقيقه در مقايسه با شکست نيمه ترد در زمان 60 دقيقه اتفاق افتاد. تاثير زمان پيونددهي بر ريز ساختار در دماي ثابت 900 درجه سانتي گراد انجام شد و نتايج نشان داد که با افزايش تدريجي زمان از 30 به 120دقيقه ساختار همگن تر شده که بيانگر افزايش نرخ انجماد همدما با افزايش زمان بود. کلمات کليدي : فولاد زنگ نزن آستنيتي 304، آلياژ Ti-6Al-4V، اتصال فاز مايع گذرا، انجماد همدما، ترکيبات بين فلزي و يوتکتيک

ارتقاء امنیت وب با وف بومی