پديد آورنده :
آقايي قهدريجاني، ايمان
عنوان :
ارزيابي خواص اتصال غير مشابه آلياژ تيتانيوم Ti-6Al-4V به فولاد زنگ نزن آستنيتي 304 AISI، به روش فاز مايع گذرا با استفاده از لايه واسط نانوكامپوزيتي مس / نانولوله كربني
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
شناسايي و انتخاب مواد فلزي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
پانزده، 125ص، مصور،جدول،نمودار
استاد راهنما :
مرتضي شمعانيان اصفهاني، عباس بهرامي
توصيفگر ها :
اتصال از طريق فاز مايع گذرا , آلياژ پايه تيتانيومي Ti-6AI-4V , فولاد زنگ نزن آستنيتي 304 , رسوب دهي به روش الكتروفورتيك , فاز كاربيد تيتانيوم , نانولوله كربني
استاد داور :
ابوذر طاهري زاده، مهدي رفيعائي
تاريخ ورود اطلاعات :
1400/12/11
رشته تحصيلي :
مهندسي مواد
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1400/12/22
چكيده فارسي :
در اين پژوهش به بررسي ريزساختار و خواص مكانيكي اتصال غير مشابه آلياژ پايه تيتانيومي Ti-6AI-4V به فولاد زنگ نزن آستنيتي 304 به روش اتصال از طريق فاز مايع گذرا با لايه واسط مسي خالص و فويل مسي به همراه پوشش نانولوله كربني پرداخته شده است. به اين منظور نمونه¬ها در ابعاد مورد نياز برش داده شده و آماده سازي شدند. در مرحله بعد نانولوله¬هاي كربني چند جداره با عامل هيدروكسيلي با مقادير مختلف 0.5، 2 و 3 درصد وزني از طريق رسوب دهي به روش الكتروفورتيك بر روي لايه واسط مس خالص پوشش داده شد. پس از آن نمونه¬هاي آماده شده به داخل كوره خلاء با فشار 5-10 تور منتقل شد. از ديگر مولفه¬هاي اين پژوهش مي¬توان به زمان پيونددهي 60 دقيقه و دماي اتصال 900، 950 و 1000 درجه سانتيگرادي اشاره كرد. به جهت بررسي دقيق¬تر ريزساختار ناحيه اتصال، از ميكروسكوپ الكتروني روبشي مجهز به آناليز تفكيك انرژي استفاده شد. آزمون استحكام برشي و ريزسختي سنجي نيز به منظور بررسي خواص مكانيكي اتصال انجام شد. نتايج به دست آمده از مطالعات ريزساختاري نشان مي¬دهد كه سه ناحيه انجماد همدما، انجماد غيرهمدما و ناحيه متاثر از نفوذ در همه نمونه¬ها وجود دارد كه اين امر به ناكافي بودن زمان پيونددهي اشاره دارد. تشكيل فاز كاربيد تيتانيوم (TiC) در نمونه¬هاي اتصال در دو دماي 950 و 1000 درجه سانتيگراد در حضور 2 و 3 درصد وزني نانولوله كربني، تشكيل تركيبات بين فلزي و تركيبات يوتكتيكي در كليه نمونه¬ها از ديگر نتايج بررسي ريزساختار است. آزمون استحكام برشي نشان داد كه در نمونه¬هاي اتصال¬دهي بدون حضور نانولوله با افزايش دما استحكام كاهش پيدا كرده است. در نمونه¬هاي اتصال ¬داده شده كه نانولوله¬هاي كربني حضور داشتند در كليه موارد استحكام بيشتري نسبت به نمونه¬هاي بدون نانولوله به دست آمد. اين افزايش به طور ميانگين 1.5 برابر بوده است. به اين ترتيب بيشترين استحكام متعلق به نمونه اتصال در دماي 900 درجه سانتيگراد با حضور 0.5 درصد وزني نانولوله به ميزان 227 مگاپاسكال و كمترين استحكام متعلق به نمونه اتصال در دماي 1000 درجه سانتيگراد بدون حضور نانولوله به ميزان 102 مگاپاسكال است. تصاوير شكست نگاري نشان داد كه نوع شكست غالب در كليه نمونه¬ها، شكست ترد است و هيچ گونه اثري از شكست نرم نظير ديمپل در ساختار وجود ندارد. الگوهاي پراش پرتو ايكس نشان داد كه در اثر افزودن نانولوله به نمونه¬ها، موقعيت پيك¬ها تغيير كرده است كه اين امر مبين ايجاد اعوجاج و كرنش در شبكه بوده و همين مورد نفوذ عناصر را تسهيل كرده و سرعت بخشيده است.
چكيده انگليسي :
In this study, the microstructure and mechanical properties of dissimilar bonding of Ti-6Al-4V/AISI 304 stainless steel by transient liquid phase with pure copper interlayer and copper foil with carbon nanotube coating have been investigated. For this purpose, the samples were cut to the required dimensions and prepared. In the next step, multi-walled carbon nanotubes with different amounts of 0.5, 2 and 3 weight percent were coated by electrophoretic deposition on pure copper foil. Then, the samples prepared was placed in a stainless steel fixture and transferred to a vacuum furnace under vacuum 10-2 Pascals. Other parameters of this research include bonding time of 60 minutes and temperatures of 900, 950 and 1000 °C. In order to study the microstructure of the joint area more precisely, a scanning electron microscope equipped with energy separation analysis was used. Shear strength and microhardness tests were also performed to evaluate the mechanical properties of the joint. The results obtained from microstructural studies show that there are three regions that include isothermal solidification zone, Athermal solidification zone and the diffusion afected zone in all samples, which indicates that the bonding time is insufficient. Formation of titanium carbide (TiC) phase in bonding samples at 950 and 1000 °C in the presence of 2 and 3 weight percent of carbon nanotubes, formation of intermetallic compounds and eutectic compounds in all samples are other results of microstructure study. The shear strength test showed that in the samples without the presence of nanotubes, the shear strength decreased with increasing temperature. In the bonded samples, which contained carbon nanotubes, in all cases, more strength was obtained than the samples without nanotubes, this increase was on average 1.5 times. The highest strength was recorded 227 MPa, which belonged to the bond sample at a temperature of 900 °C with the presence of 0.5% by weight of the nanotube. Also, the lowest strength was obtained at 1000 °C without the presence of nanotubes, which is 102 MPa. Fracture images showed that the predominant type of failure in all samples was brittle fracture and there was no evidence of ductile fracture such as dimple on the structure. Fracture images showed that the predominant type of failure in all samples was brittle fracture and there was no evidence of ductile fracture such as dimple on the structure. X-ray diffraction patterns showed that the position of the peaks changed due to the addition of nanotubes to the samples, which indicates distortion and strain in the lattice, which facilitated and accelerated the penetration of the elements.
استاد راهنما :
مرتضي شمعانيان اصفهاني، عباس بهرامي
استاد داور :
ابوذر طاهري زاده، مهدي رفيعائي