پديد آورنده :
تقوائي، محمدمهدي
عنوان :
ارزيابي اتصال غيرهمجنس فولاد زنگنزن آستنيتي 316 AISI به سوپرآلياژ پايه نيكل Hastelloy C276 به روش پيونددهي فاز مايع گذرا
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
شناسايي و انتخاب مواد مهندسي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
[سيزده]، 123ص.: مصور(رنگي)، جدول، نمودار
استاد راهنما :
مرتضي شمعانيان اصفهاني، بهزاد نيرومند
استاد مشاور :
حسين مستعان
توصيفگر ها :
اتصال فاز مايع گذرا , انجماد همدما , انجماد غير همدما , منطقه متاثر از نفوذ , سوپر آلياژ پايه نيكل Hastelloy C276 , فولاد زنگنزن آستنيتي 316
استاد داور :
مسعود عطاپور، علي اشرفي
تاريخ ورود اطلاعات :
1401/07/12
رشته تحصيلي :
مهندسي مواد
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1401/07/12
چكيده فارسي :
اتصال غيرمشابه سوپر آلياژهاي پايه نيكل به فولاد زنگنزن در صنايع استراتژيك و مهمي همچون هوافضا، هستهاي و نفت و گاز كاربرد فراواني دارد. در اين پژوهش اتصال سوپر آلياژ پايه نيكل 276C Hastelloy به فولاد زنگنزن آستنيتي 316 با استفاده از فرايند فاز مايع گذرا در دو دماي 1050 و 1150 درجه سانتيگراد و در زمانهاي 5، 30، 60 و 90 دقيقه با استفاده از لايه مياني 2-BNi و تحت خلاء 5-10 ميليبار انجام شد. ريزساختار اتصالات با استفاده از ميكروسكوپ¬هاي نوري و الكتروني روبشي مجهز به آناليز تفكيك انرژي و دستگاه پراش پرتوي ايكس، و خواص مكانيكي اتصالات با استفاده از آزمون¬هاي استحكام برشي و ريزسختي¬سنجي ارزيابي شدند. علاوه بر اين سطوح شكست نمونههاي حاصل از آزمون استحكام برشي توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي شكستنگاري شدند. نتايج بررسيهاي ريزساختاري نشان داده كه ناحيه اتصال از چندين منطقه با ريزساختارهاي متفاوت شامل مناطق انجمادي همدما، انجمادي غيرهمدما و متاثر از نفوذ تشكيل شده است. منطقه انجماد غيرهمدما حاوي تركيبات بوريدي غني از نيكل، كروم و سيليسيدهاي غني از نيكل بود. در منطقه انجماد همدما نيز تنها فاز محلول جامد γ غني از نيكل حضور داشت. منطقه متاثر از نفوذ سمت سوپر آلياژ پايه نيكل هستلوي حاوي تركيبات بوريدي غني از كروم-موليبدن، نيكل-كروم-موليبدن و نيكل-كروم-موليبدن-تنگستن بود ولي در منطقه متاثر از نفوذ فولاد زنگنزن آستنيتي، تركيبات بوريدي غني از آهن، آهن-كروم و آهن-كروم-نيكل مشاهده شد. در دماي 1050 درجه سانتيگراد انجماد همدما در زمان اتصال 30 دقيقه و در دماي 1150 درجه سانتيگراد انجماد همدما در زمان 5 دقيقه به وقوع پيوست. نتايج آزمون استحكام برشي در دماي 1050 درجه حاكي از آن بود كه با افزايش زمان فرايند، ميزان استحكام برشي اتصالات افزايش يافته، بيشترين مقدار استحكام برشي در زمان 90 دقيقه و در حدود 535 مگاپاسكال حاصل شد. در دماي 1150 درجه سانتيگراد بيشترين مقدار استحكام برشي در زمان 30 دقيقه حاصل شد و مقدار آن در حدود 627 مگاپاسكال بود و به مرور با افزايش زمان مقدار آن كاهش يافت. تصاوير سطوح شكست نشان از وقوع شكست ترد در اتصال حاوي منطقه انجماد غير همدما و شكست نرم در اتصالات حاوي منطقه انجماد همدما داشت. نتايج آزمون ريزسختي نشان داد كه بيشترين مقدار سختي در نمونه 1050 درجه سانتيگراد و زمان 5 دقيقه كه منطقه انجماد همدما آن تكميل نشده، متعلق به منطقه انجماد غيرهمدما است. در حالي كه در ساير نمونهها كه انجماد همدما تكميل شده، بيشترين مقدار سختي متعلق به منطقه متاثر از نفوذ سوپر آلياژ پايه نيكل بود.
چكيده انگليسي :
Dissimilar joining of nickel-based superalloys to stainless steel is widely used in strategic and important industries such as aerospace, nuclear, and oil and gas. In this research, joining of Hastelloy 276C nickel-based superalloy to 316 austenitic stainless steel using the transient liquid phase process at two temperatures of 1050 and 1150 °C and at times of 5, 30, 60 and 90 minutes using BNi-2 interlayer was examined under a vacuum of 10-5 mbar. Microstructure of the joints was evaluated using optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive analysis (EDS) and X-ray diffractometery. Mechanical properties of the joints were evaluated using shear strength and microhardness tests. In addition, fracture surfaces of the samples obtained from the shear strength tests were studied by scanning electron microscopy. The results of microstructural studies showed that the joint area consisted of several regions with different microstructures, including isothermal solidification, athermal solidification, and diffusion affected zones. The athermal solidification zone contained nickel-rich boride compounds and chromium and nickel-rich silicides. In the isothermal solidification zone, only nickel-rich γ solid solution phase was present. The diffusion affected zone of the Hastelloy nickel base superalloy contained boride compounds rich in chromium-molybdenum, nickel-chromium-molybdenum and nickel-chromium-molybdenum-tungsten, but in the diffusion affected zone of austenitic stainless steel, boride compounds rich in iron, iron-chromium and iron-chromium-nickel were observed. At 1050 and 1150 °C, isothermal solidification took place in 30 and 5 minutes, respectively. The results of the shear strength test at 1050 °C indicated that with the increase in the holding time, the shear strength of the joints increased and the highest shear strength of 535 MPa was achieved after 90 minutes. Study of the fracture surfaces indicated the occurrence of brittle fracture in the interface containing the athermal solidification zone and occurrence of ductile fracture in the joints containing the isothermal solidification zone. The highest hardness value in the sample whose 1050 °C and 5 min isothermal solidification zone was not completed belonged to the athermal solidification zone. In other samples, where isothermal solidification was completed, the highest hardness value belonged to the diffusion affected zone of nickel-based superalloy.
استاد راهنما :
مرتضي شمعانيان اصفهاني، بهزاد نيرومند
استاد مشاور :
حسين مستعان
استاد داور :
مسعود عطاپور، علي اشرفي