پديد آورنده :
مختاري ونديشي، محمدامين
عنوان :
اتصال غيرمشابه آلياژهاي Ti-6Al-4V و فولاد زنگ نزن سوپر دوفازي UNS32750 با استفاده از لايه واسط كامپوزيتي مس - نانولوله كربني به روش فاز مايع گذرا و بررسي خواص ناحيه اتصال
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
چهارده، 135ص. : مصور (رنگي)، جدول، نمودار.
استاد راهنما :
مرتضي شمعانيان، عباس بهرامي
توصيفگر ها :
اتصال فاز مايع گذرا , آلياژ Ti-6Al-4V , فولاد سوپردوفازي UNS32750 , نانولوله هاي كربني , تركيبات بين فلزي
استاد داور :
قاسم عظيمي رويين، وحيد اصفهاني يگانه
عنوان فرعي :
Transient liquid phase (TLP) bonding of Ti-6Al-4V/UN32750 stainless steel, using Cu/CNT composite as interlayer
تاريخ ورود اطلاعات :
1400/12/25
رشته تحصيلي :
مهندسي مواد
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1401/01/14
چكيده فارسي :
در اين تحقيق اتصال نامشابه آلياژ Ti-6Al-4V به فولاد زنگ نزن سوپر دوفازي UNS32750 به روش فاز مايع گذرا در زمان ثابت و دماهاي متغيير با استفاده از ميان لايه كامپوزيتي مس – نانولوله كربني مورد بررسي قرار گرفت. لايه واسط مورد استفاده در اين تحقيق ورقه مسي به ضخامت 25 ميكرون حاوي پوششي از نانولولههاي كربني در 3 غلظت متفاوت بود. فرآيند در زمان ثابت 60 دقيقه و در سه دماي 900، 950 و 1000 و در چهار غلظت 0، 5/0، 2 و 3 درصد وزني از نانولولههاي كربني بر روي ورقه مس انجام شد. جهت ارزيابي ريزساختاري مقطع عرضي اتصال با استفاده از ميكروسكوپ نوري و ميكروسكوپ الكتروني روبشي، نمونهها برش داده شد. از قابليت آناليز تفكيك انرژي در ميكروسكوپ الكتروني روبشي جهت بررسي غلظت و توزيع عناصر در فصل مشترك اتصال و پيشبيني فازهاي احتمالي شكلگرفته استفاده شد. استحكام اتصال نمونههاي فاقد نانوذرات كربني با افزايش دما ابتدا به بيشترين مقدار خود معادل 296 مگاپاسكال در دماي 950 درجه سانتيگراد به واسطه شكلگيري منطقه انجماد همدما ارتقاءيافته و سپس با رساندن دما به 1000 درجه سانتيگراد به 274 مگاپاسكال افت كرد. كاهش استحكام در دماي 1000 درجه سانتيگراد با در نظر گرفتن وجود منطقه انجماد همدما به واسطه شكلگيري بيشتر تركيبات ترد بين فلزي نظير FeTi، Fe2Ti و Cr2Ti در فصل مشترك فولاد/لايه واسط تشخيص داده شد. افزودن نانوذرات كربني تا 2 درصد وزني در تمام دماهاي اتصال سبب كاهش استحكام شد درحاليكه با رساندن غلظت نانوذرات به 3 درصد وزني استحكام در دماهاي 950 و 1000 درجه سانتيگراد به ميزان 35 مگاپاسكال افزايش يافت. همچنين افزايش نانوذرات كربني سبب كاهش پهناي اتصال در دماي 1000 درجه سانتيگراد و افزايش پهناي اتصال در دماهاي 900 و 950 درجه سانتيگراد شد. وجود نانولولههاي كربني بهموجب تسهيل تشكيل فازهايي نظير TiAl3 و Al2Cu3 و ايجاد كاربيد تيتانيم در سمت فلز پايه فولادي و تشكيل محلول جامد با تيتانيم در مركز اتصال به ترتيب سبب رسيدن ميزان سختي اين مناطق به 900 و 850 ويكرز شد. البته وجود نانوذرات كربني سبب توزيع يكنواخت سختي در فصل مشترك اتصال گرديد. همچنين رساندن غلظت اين ذرات به 3 درصد وزني در دماهاي 950 و 1000 درجه سانتيگراد به مقدار زيادي غلظت تركيبات ترد بين فلزي Ti2Cu در منطقه انجماد غيرهمدما را كاهش داد درحاليكه در دماي 900 درجه سانتيگراد افزايش تركيبات يوتكتيكي نظير TiCu در منطقه انجماد غيرهمدما را رقم زد. سطوح شكست اتصال در تمامي دماها به واسطه وجود صفحات كليواژ و الگوهاي رودخانهاي مكانيزم شكست ترد را نشان ميدهند. اين درحالي است كه نمونههايي كه با افزايش استحكام مواجه شدند و حاوي كاربيد تيتانيم بودند سطح شكست ورقهاي شكلي را نشان دادند. وجود نانولولههاي كربني در محل اتصال با تشكيل كاربيدهاي تيتانيم در دماهاي 950 و 1000 درجه سانتيگراد به عنوان موانعي بر سر راه رشد ريزتركها قرارگرفته و استحكام اتصال را به ميزان مشخصي افزايش ميدهد.
چكيده انگليسي :
The dissimilar joint of Ti-6Al-4V to UNS32750 was carried out in constant time and different temperatures of 900, 950, and 1000 degrees Celsius using a Cu/CNT composite interlayer with various CNT concentrations of 0, 0/5, 2, and 3 W%. The base metals were cut into the dimensions of 3×10×5 mm3. The Cu foil with a diameter of 25um was cut into the same size as those base metals' surface of 3×10 mm2. To wipe the contamination out of the surfaces, a cleansing process was conducted in an ultrasonic machine on all components. The base metals specifically were ground and polished prior to the cleansing process. The interlayer was placed between the base metals and sufficient pressure was applied using a fixture. The Scanning Electron Microscope (SEM) and the Optical Microscope (OM) were used in order to microstructurally evaluate the weld interface after the joined samples were cut into appropriate dimensions. Besides, the Energy-dispersive Spectroscopy (EDS) analysis equipped on the SEM machine and the X-ray Diffraction (XRD) analysis were used for phase recognition and elements distribution across the weld zone. The strength of bare-Cu-foil joints showed an increasing behavior from 288 to 296 MPa by applying temperature from 900 to 950 degrees Celsius and it dropped to 274 Mpa after reaching the highest temperature of 1000oC. The strength increase is addressed by the formation of ISZ and its decrease was due to the brittle IMCs formation such as Cr2Ti, FeTi, and Fe2Ti towards the UNS32750/interlayer interface which is the spot for microcracks propagation. Adding CNTs up to 2 W% lowered the strength value of all specimens, this decreasing trend was more intensified in 1000oC. Adding 3 W% of CNTs improved the joint strength by about 35 MPa more than that specimens of 2 W% of CNTs in 950 and 1000 degrees Celsius while the strength of 900oC-applied-temperature specimen even decreased way lower to 189 MPa. The weld zone was significantly widened with a difference of 50um by adding CNTs in 900 and 950 degrees Celsius whereas the temperature value of 1000oC showed an opposite behavior. The CNTs seem to widen the weld zone easing the elemental diffusion from the base metals at a lower temperature. TiAl3, Al2Cu3 phases, and circular TiC formation towards the UNS32750/interlayer interface beside the formation of Carbon-contained solid solution in the weld-center line increased the hardness value up to 900 and 850 in these areas, respectively. However, CNTs existence caused the weld hardness to be more distributed. A majority of brittle blocky Ti2Cu IMCs were disappeared by adding CNT to maximum concentration in 950 and 1000 degrees Celsius while the TiCu Eutectic phases outnumbered in 900oC. By evaluating the fractography results, the joints were considered to experience a brittle fracture due to the existence of cleavage and river pattern effects. The 3-W%-contained specimens in 950oC and 1000oC which had experienced strength increase showed delaminated fracture surfaces. It is concluded that the high TiC formation in this CNT concentration at high temperatures causes a crack deflection mechanism and leaves a lamellar pattern.
استاد راهنما :
مرتضي شمعانيان، عباس بهرامي
استاد داور :
قاسم عظيمي رويين، وحيد اصفهاني يگانه