Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Shamanian esfahani,Masoud Atapoor,Alireza Alafchian
مرتضی شمعانیان اصفهانی (استاد راهنما) مسعود عطاپور (استاد راهنما) علیرضا علافچیان (استاد مشاور)
 
STUDENT
Ehsan Norouzi Masir
احسان نوروزی مصیر

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.
امروزه اتصالات فولاد های زنگ نزن به تیتانیوم و آلیاژهای آن در صنایع بیوپزشکی، هوافضا و شیمیایی مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش تاثیر دما وزمان پیونددهی بر اتصال فولاد زنگ نزن آستنیتی 304 به آلیاژ Ti-6Al-4V با روش فاز مایع گذرا مورد مطالعه قرار گرفت. بدین منظور ابتدا نمونه های با ابعاد mm 3×10×10 تهیه شده و سطح آنها به وسیله سنباده زنی و چربی زدایی با استون آماده سازی شد. لایه میانی از جنس مس جهت برقراری اتصال استفاده شد. لایه میانی بین نمونه های آماده سازی شده از فلزات پایه قرار گرفت و مجموعه آنها درون نگهدارنده قرار گرفتند. اتصال در 10 حالت، دما و زمان های مختلف در کوره تحت اتمسفر خلا انجام شد. نمونه های پیونددهی مقطع زده شده و جهت متالوگرافی آماده سازی شدند. جهت بررسی ریزساختار ناحیه اتصال از میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی استفاده شد. ترکیب شیمیایی فازهای ناحیه اتصال و تغییرات غلظت عناصر آلیاژی در موضع اتصال با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به آنالیز تفکیک انرژی بررسی شد. به منظور ارزیابی خواص مکانیکی، استحکام برشی و تغییرات سختی در موضع اتصال آزمون شد. در نهایت سطوح شکست اتصال توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد. نتایج حاصل از تغییرات دمای پیونددهی در زمان ثابت 60 دقیقه نشان داد که در نمونه اتصال داده شده در دمای 960 درجه سانتی گراد به دلیل تغییر ترکیب شیمیایی عناصر، ترکیبات یوتکتیک و بین فلزی کاملا از بین رفته و انجماد همدما در ناحیه اتصال رخ داده است. با افزایش تدریجی دما ضخامت ناحیه اتصال کاهش یافته و مکانیزم انجماد همدما شروع می شود که تایید کننده افزایش نرخ انجماد همدما در دمای بالاتر است. آنالیز EDS نشان داد که در ناحیه اتصال نمونه های 870، 900 و 930 درجه سانتی گراد فاز های مختلف یوتکتیک و بین فلزی تشکیل می شود. حداکثر سختی در ناحیه میانی اتصال در دمای 870 درجه سانتی گراد به دلیل حضور فاز های ترد ثبت شد. بیشترین استحکام به مقدار 374 مگاپاسکال در نمونه پیونددهی شده در دمای 960 درجه اندازه گیری شد. همچنین مورفولوژی سطوح شکست بیانگر شکستی از نوع ترد و ترکیبی از ترد/نرم به ترتیب در نمونه های پیونددهی شده در دما های 870 و 960 درجه سانتی گراد بود. . نتایج حاصل از تاثیر زمان در دمای ثابت 960 درجه سانتی گراد نشان داد که ریزساختار ناحیه اتصال با افزایش زمان از 5 به 45 دقیقه عریض تر شد، در حالی که با افزایش زمان از 45 به 60 دقیقه اتصال کاملا همگن شده و ضخامت ناحیه اتصال کاهش یافت که نشان دهنده کامل شدن انجماد همدما در این شرایط است. آزمون EDS نشان داد که در ناحیه اتصال تمامی نمونه ها بجز نمونه پیونددهی در زمان 60 دقیقه فاز های بین فلزی به همراه محصول یوتکتویید حاصل از تجزیه فاز –Ti? تشکیل می شود. حداکثر استحکام برشی در نمونه پیونددهی شده در زمان 60 دقیقه به دست آمد که نشان دهنده انجماد همدما ی کامل در زمان بیشتر است. ریزسختی سنجی از موضع اتصال در تمامی نمونه ها نشان دهنده افزایش مقدار سختی در همسایگی فولاد زنگ نزن بود که تایید کننده حضور فاز های بین فلزی شامل تیتانیوم-مس وآهن در این ناحیه است. . تصاویر SEM به دست آمده از سطح شکست نشان داد که شکستی از نوع ترد و کلیواژ در نمونه پیونددهی شده در زمان 15 دقیقه در مقایسه با شکست نیمه ترد در زمان 60 دقیقه اتفاق افتاد. تاثیر زمان پیونددهی بر ریز ساختار در دمای ثابت 900 درجه سانتی گراد انجام شد و نتایج نشان داد که با افزایش تدریجی زمان از 30 به 120دقیقه ساختار همگن تر شده که بیانگر افزایش نرخ انجماد همدما با افزایش زمان بود. کلمات کلیدی : فولاد زنگ نزن آستنیتی 304، آلیاژ Ti-6Al-4V، اتصال فاز مایع گذرا، انجماد همدما، ترکیبات بین فلزی و یوتکتیک

ارتقاء امنیت وب با وف بومی