Skip to main content
SUPERVISOR
Hamidreza Salimi jazi,Hossein Edris
حمیدرضا سلیمی جزی (استاد راهنما) حسین ادریس (استاد راهنما)
 
STUDENT
Akbar Davoodi Jamaloei
اکبر داودی جمالوئی

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.
امروزه روش های اتصال حالت جامد آلیاژ Ti-6Al-4V به دلیل ارائه خواص مطلوب در صنایع مهمی مانند هوافضا توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. روش های تولید آلیاژ Ti-6Al-4V می تواند تاثیر زیادی بر نتایج نهایی اتصالات حالت جامد داشته باشد. آلیاژ Ti-6Al-4V پاشش پلاسمایی تحت خلاء با توجه به روش تولید آن، دارای ساختار و ویژگی های فیزیکی/ مکانیکی متفاوتی نسبت به آلیاژهای تولیدی از روش های مرسوم است. این موضوع رفتار متفاوتی را برای اتصالات این آلیاژها ایجاد می کند. از طرفی در سال های گذشته همواره رشد دانه و تخریب فلز پایه با توجه به هدایت حرارتی کم تیتانیوم از مشکلات پیش روی محققین برای اتصالات حالت جامد آلیاژ Ti-6Al-4V بوده است. بنابراین در این پژوهش سعی شد اتصال فاز مایع گذرا و اتصال نفوذی آلیاژهای Ti-6Al-4V تولید شده توسط روش های پاشش پلاسما تحت خلاء و نورد شده مورد بررسی قرار گیرد. فرایند اتصال همزمان با سیکل های عملیات حرارتی آلیاژ Ti-6Al-4V به منظور دستیابی به سه ساختار اصلی تیتانیوم انجام شد. اتصالات نفوذی در سیکل های عملیات حرارتی بدون لایه میانی و در فشارهای 1 و 3 مگاپاسکال انجام شدند و در ادامه اتصال فاز مایع گذرای آن در مطلوب ترین سیکل عملیات حرارتی با لایه میانی مس انجام شد و تاثیر ضخامت لایه واسط (2، 5، 10و 25 میکرون) مورد بررسی قرار گرفت. مطالعات ریزساختاری توسط میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی نشر میدان (FE-SEM) انجام شد. برای آنالیز عنصری از میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدان مجهز به آنالیز تفکیک انرژی(EDS) استفاده شد. به منظور فازیابی از الگوی پراش پرتو ایکس(XRD) استفاده شد. استحکام برشی اتصالات و سختی آنها نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد به دلیل وجود مسیرهای نفوذی بیشتر در آلیاژ Ti-6Al-4V پاشش پلاسمایی شده اتصالات نفوذی بهتری در این آلیاژ نسبت به اتصالات آلیاژ نورد شده ایجاد شد. اما نتایج استحکام برشی نشان داد که استحکام اتصالات نفوذی آلیاژ نورد شده بهتر از آلیاژ پاشش داده شده بود که دلیل این اتفاق وجود حفرات فلز پایه در آلیاژ پاششی ناشی از ماهیت روش ساخت این آلیاژ بود. بیشترین استحکام برشی اتصال نفوذی آلیاژ پاششی در یک مگاپاسکال و نورد شده در سه مگاپاسکال به ترتیب برابر با 468 و 508 مگاپاسکال در سیکل عملیات حرارتی آلفای هم محور حاصل شد. به واسطه نفوذ بالای آلیاژ پاشش داده شده نسبت به آلیاژ نورد شده، منطقه اتصال فاز مایع گذرا در آلیاژ پاششی پهن تر از آلیاژ نورد شد. بیشترین استحکام برشی اتصال فاز مایع گذرا با لایه میانی 2 میکرون برای آلیاژ پاششی و نورد شده به ترتیب برابر با 452 و 492 مگاپاسکال حاصل شد. افزایش ضخامت باعث کاهش استحکام و افزایش سختی در مرکز اتصال به واسطه حضور ترکیبات بین فلزی Ti 2 Cu شد. میانگین بیشترین سختی در مرکز اتصال آلیاژ پاششی به ضخامت لایه میانی 25 میکرون برابر با 410 ویکرز اندازه گیری شد. نهایتاً با توجه به این که استحکام برشی فرایند فاز مایع گذرا در ضخامت های کمتر تقریباً نزدیک به اتصال نفوذی به دست آمد، فرایند اتصال دهی فاز مایع گذرا با لایه میانی نازک، به منظور رفع مشکلات و محدودیت های اتصال نفوذی پیشنهاد شد. کلمات کلیدی اتصال نفوذی، اتصال فاز مایع گذرا، تیتانیوم، فرایند پاشش پلاسمایی در خلاء، استحکام برشی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی