اتصال غيرهمجنس سوپر آلياژ پايه نيكل 718 IN به فولاد زنگ نزن آستنيتي AISI 316 L با روش فاز مايع گذرا (TLP) و شبيه‌سازي عددي رفتار نفوذي سيستم‌ IN718 / BNi-2 / 316L

چكيده فارسي :

چكيده يكي از مهمترين چالشهاي اتصال غيرهمجنس آلياژ 817 IN بـه آليـاژ 316L كـه در صـناي نيروگـاهي اسـتفاده مـيشـود قرارگيـري در شرايط بحراني شوك حرارتي و محيط خورنده است مسئلهاي كه خواص اين آلياژها را در طي اتصال دهي با روشهاي ذوبـي و همننـين بعد از قرارگيري در دماي كاري باال تحـت تـيثير قـرار مـيدهـد تـرك خـوردن گـرم و تشـكيل فازهـاي تـرد و شـكنندهاي از قبيـل الوه Ni Fe Cr 2 Nb Mo Ti و Ni3Nb است حضور ايـن تركيبـات در منطقـۀ اتصـال بـهشـدت اسـتحكام و كـارايي قطعـات را كاهش ميدهد در اين پژوهش ازيكطرف خواص مكانيكي اتصال از قبيل استحكام برشي سختي و مكانيك شكست و از طرف ديگـر پديدههاي متالورژيكي از قبيل رفتار نفوذي عناصر در منطقۀ اتصال تشكيل تركيبات بين فلزي و رفتار انجمادي منطقۀ اتصـال غيـرهمجنس IN 718 316L با استفاده از روش فاز ماي گذرا TLP موردمطالعه قرارگرفته است عالوهبراين رفتار سينتيكي و ترمودينـاميكي عناصـر آلياژي در سيستم نفوذي IN718 BNi 2 316L بهصـورت رياضـي مـورد ارزيـابي قـرار گرفـت جهـت مطالعـۀ خـواص متـالورژيكي و جوشپذيري اتصال تركيب شيميايي اليۀ مياني به همراه متغيرهاي دما و زمان اتصال دهي مورد بررسي قرار گرفتنـد دو نـوع اليـۀ ميـاني 2 BNi و 2 BNi بهعالوۀ پودر Ti مورداستفاده قرار گرفت دما و زمان اتصال دهي به ترتيب در سـه دمـاي 059 0001 و 0501 و سـه زمان 03 54 و06 دقيقه انتخاب شدند عالوهبراين بهمنظور ارزيابي رفتار نفوذي نمونههاي اتصال يافته در دماي 0501 در زمانهاي 8 61 و 42 ساعت حرارت دهي شدند جهت بررسي تحوالت ريزسـاختاري حاصـل از متغيرهـاي اتصـال دهـي و مطالعـۀ اثـر آنهـا بـر روي خواص شكست نگاري از ميكروسكوپ نوري OM و ميكروسـكوپ الكترونـي روبشـي SEM اسـتفاده شـد از طـرف ديگـر جهـت بررسي تركيبات بين فلزي و مشخصه يابي محل اتصال از روشهاي آناليز تفـر پرتـوايكس XRD و همننـين طيـفسـنجي پراكنـدگي انرژي پرتوايكس EDS استفاده شـد جهـت بررسـي اسـتحكام برشـي و رفتـار شكسـت آزمـايش بـرش صـورت گرفـت نتـايج بررسـي ريزساختاري نشان داد كه با تغيير متغيرهاي دما و زمان اتصال دهي سه نوع ريزساختار متفاوت به دست ميآيد كه عبارت انداز ريزساختار اتصال نفوذي در حالتجامد نوع A ريزساختار اتصال نفوذي غيرهمدما نوع B و ريزساختار اتصـال نفـوذي هـمدمـا نـوع C انجمـاد همدما يا ريزساختار نوع C در دماي اتصال دهي 0501 به مدتزمان 54 دقيقه حاصل شد نتايج خواص مكانيكي ريزساختار نوع C نشان داد كه استحكام برشي و سختي منطقۀ اتصال به ترتيب 500MPa و 350VHN بوده است اثر زمان اتصال دهـي بـر روي خـواص مكـانيكي نشان داد كه تغيير چنداني در استحكام برشي مشاهده نشد اما كرنش برشي با افزايش زمان اتصال دهي از 7 2 درصد در زمان 54 دقيقـه بـه 5 4 درصد در زمان 42 ساعت افزايشيافت عالوهبراين بررسيهاي عنصري و فازي مناطق اتصال نشان داده اسـت كـه بـهكـارگيري اليـۀ مياني حاوي پودر Ti غلظت تركيبات بورايد Nb را كاهش داده است اما از طرف ديگر سختي منطقۀ اتصال و استحكام برشي بـه ترتيـب افزايش و كاهشيافته است نتايج مطالعۀ شكست نگاري نيز نشان داده است كه سه نوع ريزساختار بهدستآمـده داراي مكانيسـم شكسـت كامال متفاوتي بوده كه به ترتيب عبارتانداز مكانيسم ديمپلي مكانيسم شـبه تـورقي و مكانيسـم پـارگي در پايـان بررسـي رياضـي رفتـار نفوذي عناصر آلياژي نشان داد كه بين پارامتر ترموديناميكي يعني شيب پتانسيل شيميايي و پارامتر سينتيكي يعنـي شـار نفـوذي يـك ارتبـاط رياضي برقرارشده است اين ارتباط رياضي با محاسبۀ شار و شيب پتانسيل شيميايي رفتار نفوذي هريك از عناصر آليـاژي را در زمـانهـاي مختلف مورد ارزيابي قرار داده است براي مثال بررسي رياضي رفتار نفوذي عناصر آليـاژي نشـان داده اسـت كـه نفـوذ عنصـر B از منطقـۀ اتصال به سمت آلياژ 817 IN بيشتر از نفوذ اين عنصر به سمت آلياژ 316 L بوده است با بررسي شيب پتانسيل شيميايي عنصر B مشـاهده شد كه شيب پتانسيل اين عنصر در حضور عناصر Nb و Ti در منطقۀ آلياژ 817 IN منفيتر از آلياژ 316L بوده است بنـابراين تمايـل نفـوذ اين عنصر به سمت آلياژ 817 IN بيشتر بوده است سيزدهم

سلمليان، مهران

اتصال غيرهمجنس سوپر آلياژ پايه نيكل 718 IN به فولاد زنگ نزن آستنيتي AISI 316 L با روش فاز مايع گذرا (TLP) و شبيه‌سازي عددي رفتار نفوذي سيستم‌ IN718 / BNi-2 / 316L

جوشكاري نفوذي , توسعۀ مدل رياضي , بررسي رفتار نفوذي در سيستم هاي چند جزئي