تاثیر پارامترهای جوشکاری نفوذی بر ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال غیرهمجنس فولاد زنگ نزن 17-4PH به آلیاژ Ti6Al4V با استفاده از لایه واسط نیکل | ||
| مکانیک سازه ها و شاره ها | ||
| دوره 12، شماره 4، مهر و آبان 1401، صفحه 41-54 اصل مقاله (1.96 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله مستقل | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22044/jsfm.2022.11754.3571 | ||
| نویسندگان | ||
| علیرضا عظیمی1؛ علی خرم* 2؛ ضیا والفی3؛ علیرضا یزدی پور2 | ||
| 1کارشناس ارشد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌های ساخت، تهران | ||
| 2استادیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌های ساخت، تهران | ||
| 3دانشیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌های ساخت، تهران | ||
| چکیده | ||
| جوشکاری نفوذی یک فرآیند جوشکاری حالت جامد می‌باشد که در آن سطوح تماس تحت فشار در دماهای بالا با حداقل تغییر شکل ماکروسکوپی به هم متصل شوند. هدف از پژوهش حاضر بررسی تاثیر پارامترهای جوشکاری نفوذی بر ریز ساختار و خواص مکانیکی اتصال فولاد 17-4PH و آلیاژ Ti6Al4V با استفاده از لایه واسط نیکل خالص با ضخامت 150 میکرومتر می‌باشد. آزمایشها در کوره خلاء در سه دمای 900 ،950 و 1050 درجه سانتیگراد برای مدت زمان 45 و 60 دقیقه و تحت فشار 5 مگاپاسکال انجام پذیرفت. نتایج نشان می‌دهد که در دماهای 900 و 950 درجه‌سانتیگراد، ترکیبات بین‌فلزی Ni3Ti، NiTi و NiTi2 در مرز مشترک نیکل-تیتانیوم تشکیل می‌شوند در حالیکه با افزایش دما به 1050 درجه سانتیگراد، فازهایNiTi2+Fe2Ti، β-Ti و β-Ti+α-Ti در مرز اتصال تشکیل می شوند. کمترین میزان سختی (562 ویکرز) در دمای 900 درجه سانتیگراد و زمان 45 دقیقه و بیشترین میزان سختی (700 ویکرز) در دمای 900 درجه سانتیگراد و زمان 60 دقیقه به دست می آید. با افزایش زمان جوشکاری نفوذی از 45 به 60 دقیقه در دو دمای ثابت 900 و 950 درجه سانتیگراد، استحکام برشی به ترتیب 8/4 درصد و 6/23 درصد افزایش می‌یابد. همچنین با افزایش دمای جوشکاری نفوذی از 900 به 950 درجه سانتیگراد در زمانهای ثابت 45 و 60 دقیقه، استحکام برشی به ترتیب 3/55 درصد و 7/31 درصد کاهش می‌یابد. بهترین استحکام برشی اتصال در دمای 900 درجه سانتیگراد و زمان 60 دقیقه به میزان 303 مگا پاسکال به دست آمد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| جوشکاری نفوذی؛ فولاد 17-4PH؛ آلیاژ Ti6Al4V؛ ریز ساختار؛ استحکام برشی | ||
| مراجع | ||
|
[1] Lee HS, Yoon JH, Park CH, Ko YG, Shin DH, Lee CS (2007) A study on diffusion bonding of superplastic Ti–6Al–4V ELI grade. J Mater Process Technol 187-188: 526-529.
[2] Kundu S, Sam S (2013) Diffusion bonding of microduplex stainless steel and Ti alloy with and without interlayer: interface microstructure and strength properties. Metall Mater Trans A 45: 371-383.
[3] Kundu S, Thirunavukarasu G (2016) Structure and properties correlation of diffusion bonded joint of duplex stainless steel and Ti–6Al–4V with and without Ni–17Cr–9Fe alloy interlayer. Weld word 60: 793-811.
[4] Thirunavukarasu G (2014) Effect of bonding temperature on interfacial reaction and mechanical properties of diffusion-bonded joint between Ti-6Al-4V and 304 stainless steel using nickel as an intermediate material. Mater Sci 45: 2067- 2088.
[5] Muthupandi V, Muralimuhan CH (2014) Properties of friction welding titanium-stainless steel joints with a nickel interlayer. Procedia Mater Sci 5: 1120 -1129.
[6] Muralimuhan CH, Ashfaq M, Ashiri R, Muthupandi V, Sivaprasad K (2016) Analysis and characterization of the tole of Ni interlayer in the friction welding of titanium and 304 austenitic stainless steel. Metall Mater Trans A 47: 347–359.
[7] Pardal G, Ganguly S, Williams S, Vaja J (2015) Dissimilar metal joining of stainless steel and titanium using copper as transition metal. Procedia Mater Sci 5: 1150 – 1159.
[8] Kundu S (2011) Interface microstructure and strength properties of Ti6Al4V and microduplex stainless steel diffusion bonded joints. Mater Design 32: 2997-3003.
]9[ شجاعی زوارم ع (1391) جوشکاری غیرهمجنس آلیاژ حافظه دار نایتینول به Ti6Al4V با استفاده از لیزر ضربانی Nd:YAG و بررسی خواص اتصال. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تهران.
[10] Shiue RK, Wu SK, Chan CH, Huang CS (2006) Infrared brazing of Ti6Al4V and 17-4PH stainless steel with a nickel barrier layer. Metall Mater Trans A 37: 2207–2217
[11] Ghosh M, Chatterjee S (2005) Effect of interface microstructure on the bond strength of the diffusion welded joints between titanium and stainless steel. Mater Charact 54: 327– 337
[12] He P, Zhang J, Zhou R, Li X (1999) Diffusion bonding technology of a titanium alloy to a stainless steel web with a Ni interlayer. Mater Charact 43: 287-292.
[13] Kundu S, Mishra B, Olson DL, Chatterjee S (2013) Interfacial reactions and strength properties of diffusion bonded joints of Ti64 alloy and 17-4PH stainless steel using nickel alloy interlayer. Mater Design 51: 714–722.
[14] Sam S, Kundu S, Chatterjee S (2012) Diffusion bonding of titanium alloy to micro-duplex stainless steel using a nickel alloy interlayer: Interface microstructure and strength properties. Mater Design 40: 237-244.
[15] Kundu S, Sam S, Mishra B, Chatterjee S (2014) Diffusion bonding of microduplex stainless steel and Ti alloy with and without interlayer: interface microstructure and strength properties. Metall Mater Trans A 45: 371–383.
[16] Vigraman T (2021) Liquid-solid phase reaction products formation in the diffusion welded joints made between Ti-6Al-4V and AISI 304L with brass interlayer. Mater Today 42(2): 607-617.
[17] Kumar R, Balasubramanian M (2020) Analysis and comparison of diffusion bonded and friction welded Ti-6Al-4V and stainless steel joints with copper as interlayer. Mater Today 21(3): 1467-1473.
[18] Sabetghadam H, Zarei Hanzaki A, Araee A, Hadian A (2010) Diffusion bonding characteristics of 410 stainless steel/Cu with Ni interlayer. J Mater Sci Technol 26: 163-169.
[19] Ranjan Kumar R, Kumar Gupta R, Sarkar A, Prasad MJNV (2022) Vacuum diffusion bonding of α‑titanium alloy to stainless steel for aerospace applications: Interfacial microstructure and mechanical characteristics. Mater Charact 183: 111607.
[20] Atasoy E, Kahramanb N (2008) Diffusion bonding of commercially pure titanium to low carbon steel using a silver interlayer. Mater Charact 59: 1481-1490.
[21] Kundu S, Ghosh M, Laik A, Bhanumurthy K, Kale GB, Chatterjee S (2005) Diffusion bonding of commercially pure titanium to 304 stainless steel using copper interlayer. Mater Sci Eng A 407:154–160.
[22] Surendar A, Lucas A, Abbas M, Rahim R, Salmani M (2019) Transient liquid phase bonding of stainless steel 316 L to Ti-6Al-4 V using Cu/Ni multi-interlayer: microstructure, mechanical properties, and fractography. Weld word 63: 1025-1032.
[23] Aleman B, Gutiérrez I, Urcola JJ (1997) The use of kirkendall effect for calculating intrinsic diffusion coefficients in a 316L/Ti6242 diffusion bonded couple. Scripta Mater 36: 509-515.
[24] Ghosh M, Samar D, Banarjee PS, Chatterjee S (2005) Variation in the reaction zone and its effects on the strength of diffusion bonded titanium–stainless steel couple. Mater Sci Eng A 390: 217-226.
[25] سبکتین ریزی م، رضوی س غ، مناجاتی زاده ح (1391) اتصال نوردی تیتانیوم به فولاد با استفاده از لایه میانی نیکل. مجله مواد نوین 3 (2): 67-76.
[26] Keyzer JD, Cacciamani G, Dupin N, Wollants P (2009) Thermodynamic modeling and optimization of the Fe-Ni-Ti system. Calphad 33: 109-123. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 781 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 663 |
||