بررسی اثر میان لایه تیتانیومی بر خواص مکانیکی و ساختاری اتصال نفوذی فولاد- تنگستن
الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین
فرزاد صمدی
1
,
سید زهرا انوری
2
,
محمد خدائی
3
1 - موسسه آموزش عالی دانش پژوهان، گروه مهندسی مواد، اصفهان، ایران
2 - استادیار، گروه مکانیک، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران
3 - استادیار، مرکز تحقیقات مهندسی پیشرفته، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد شهر مجلسی، اصفهان، ایران
الکلمات المفتاحية: فولاد, تنگستن, میان لایه تیتانیوم, جوشکاری نفوذی, ترکیبات بینفلزی,
ملخص المقالة :
در این بررسی اتصال نفوذی فولاد- تنگستن با استفاده از لایه میانی تیتانیومی خالص انجام شد. نمونهها در فیکسچر مناسب تحت فشار MPa 5 درون کوره با اتمسفر آرگون در دماها و زمانهای مختلف قرار گرفتند. تصاویر میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نمونهها نشاندهنده تشکیل ناحیه نفوذی قابل تشخیص در فصل مشترک تنگستن- تیتانیوم و نفوذ بسیار کم تیتانیوم در فولاد است. همچنین با افزایش زمان و دمای فرایند، طول ناحیه نفوذی افزایش یافته است. نتایج آزمون طیفسنجی تفکیک انرژی پرتوی ایکس (EDS) نیز نفوذ تیتانیوم در تنگستن و نفوذ بسیار ناچیز تیتانیوم در فولاد را تایید کرد. نتایج حاصل از پراش پرتو ایکس نمونهها بیانگر حضور فازهای Ti-α، Ti-β و ترکیبات بین فلزی FeTi و Fe2Ti در نمونهها است. نتایج حاصل از ریزسختیسنجی نمونهها نشان میدهد که بیشترین سختی مربوط به نمونه 1000T1Hو در فصل مشترک تیتانیوم- فولاد بوده که علت آن حضور ترکیبات بینفلزی (FeTi و Fe2Ti) است. با توجه به نتایج آزمون استحکام برشی، نمونه 950T1H دارای بیشترین استحکام برشی بوده و با افزایش زمان و دمای اتصال، این میزان به دلیل افزایش ترکیبات بینفلزی کاهش یافته است. با توجه به نتایج بهدست آمده از آزمونها، دمای 900 و زمان 1 ساعت دما و زمان بهینه برای جوشکاری نفوذی فولاد- تنگستن است.
1- S.Kundu, M. Ghosh, S. Chatterjee, "Diffusion bonding of commercially pure titanium and 17-4 precipitation hardening stainless steel", Materials Science and Engineering A,Vol. 428, pp. 18–23, 2006.
2- W.S.Liu, Q.S. Cai, Y.Z. Ma, Y.Y. Wang, H.Y. Liu, D.X. Li, "Microstructure and mechanical properties of diffusion bonded W / steel joint using V / Ni composite interlayer", Materials Characterization,Vol. 86, pp. 212-220, 2013.
3- W.W.Basuki, J. Aktaa, "Investigation of tungsten / EUROFER97 diffusion bonding using Nb interlayer", Fusion Engineering and Design, Vol. 86, pp. 2585–2588, 2011.
4- Z.Zhong, T. Hinoki, A. Kohyama,
"Effect of holding time on the microstructure and strength of tungsten / ferritic steel joints diffusion bonded with a nickel interlayer", Materials Science and Engineering A, Vol. 518, pp. 167–173, 2009.
5- H.Sabetghadam, A.Z. Hanzaki, A. Araee, "Diffusion bonding of 410 stainless steel to copper using a nickel interlayer Shear strength", Materials Characterization, Vol. 61, pp. 626–634, 2010.
6- Z.Yang, Y. Shen, Z. Wang, J. Cheng "Tungsten / steel diffusion bonding using Cu / W − Ni / Ni multi-interlayer",Nonferrous Met. Soc. China, Vol. 24, pp. 2554–2558, 2014.
7- رزاقیان. ا.، خواص فیزیکی مواد، انتشارات دانشگاه بین المللی امام خمینی، 1390.
8- سبکتین ریزی. م.، رضوی. س.غ.، مناجاتی زاده. ح.، اتصال نوردی تیتانیوم به فولاد با استفاده از لایه میانی نیکل، مجله مواد نوین، جلد 3، شماره 2، زمستان 1391.
9- E.Atasoy, N. Kahraman, "Diffusion bonding of commercially pure titanium to low carbon steel using a silver interlayer",Materials characterization,Vol. 59(10), pp. 1481-1490, 2008.
10- V. Kerlins, Modes of Fracture, Fractography, ASM Hand book, Vol. 12, 1991.
11- W.W.Basuki, J.Aktaa, "Process optimization for diffusion bonding of tungsten with EUROFER97 using a vanadium interlayer", Journal of Nuclear Materials, Vol. 459, pp. 217-224, 2015.
12- Z.Zhong, H.cheaJung, T.Hinokib, A.Kohyama,”Effect of joining temperature on the microstructure and strength of tungsten/ferritic steel joints diffusion bonded with a nickel interlayer”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 210, pp. 1805-1810, 2010.
