شماره مدرك :
18249
شماره راهنما :
15891
پديد آورنده :
علي پور آبادچي، احسان
عنوان :

اتصال غير مشابه آلياژ آنتروپي بالاي CuFeNiMnTi به فولاد زنگ نزن آستنيتي 316Ti با استفاده از فرايند جوشكاري قوسي تنگستن-گاز محافظ و ارزيابي خواص آن

مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
جوشكاري
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع :
1401
صفحه شمار :
سيزده، 106ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
آلياژ هاي آنتروپي بالا , فولادهاي زنگ نزن آستنيتي , فرايند جوشكاري قوسي تنگستن-گاز محافظ , آزمون پراش پرتو ايكس , آزمون سختي وريزسختي , آزمون كشش , شكست نگاري
تاريخ ورود اطلاعات :
1401/12/06
كتابنامه :
كتابنامه
رشته تحصيلي :
مهندسي مواد
دانشكده :
مهندسي مواد
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1401/12/27
كد ايرانداك :
2901463
چكيده فارسي :
هدف از اين پژوهش بررسي خواص ريزساختاري و مكانيكي اتصال غير مشابه آلياژ ريختگي و آنتروپي بالاي CuFeNiMnTi به فولاد نورد سردي و زنگ نزن آستنيتي Ti316 مي باشد. در اين راستا اتصالات مشابه و غيرمشابه آلياژ آنتروپي بالاي CuFeNiMnTi و فولاد زنگ نزن آستنيتي Ti316 با استفاده از فرايند جوشكاري قوسي تنگستن-گاز محافظ وبدون استفاده از فلز پركننده، ايجاد شد و خواص ريزساختاري و مكانيكي آن ها بررسي شد. ريزساختار مناطق مختلف مقاطع جوش با استفاده از آزمون پراش پرتو ايكس، ميكروسكوپ نوري و ميكروسكوپ الكتروني روبشي مجهز به طيف سنج تفكيك انرژي پرتو ايكس مورد بررسي قرار گرفت. جهت بررسي رفتار مكانيكي فلزات پايه و مقاطع جوش از آزمون هاي سختي و ريزسختي سنجي و آزمون كشش تك محوره استفاده شد. همچنين پس از آزمون كشش شكست نگاري سطوح شكست نيز انجام شد. نتايج اين پژوهش نشان داد كه ريزساختار فلز جوش اتصال مشابه فولاد زنگ نزن آستنيتي، شامل 10 درصد فاز فريت دلتا با مورفولوژي اسكلتي و فاز زمينه آستنيت مي باشد كه فاز فريت دلتا به خوبي حساسيت به ترك خوردن انجمادي فلز جوش را كاهش مي دهد. ريزساختار فلز جوش اتصال مشابه آلياژ آنتروپي بالا، مشابه فلز پايه اين آلياژ، اما داراي ساختاري ريزتر و شامل دو فاز FCC غني از مس و نيكل، فاز لاوه Fe2Ti، يك فاز BCC(β) و فاز هاي بين فلزي FeTi وNiTi مي باشد. ريزساختار فلز جوش اتصال غير مشابه بين آلياژ آنتروپي بالا و فولاد زنگ نزن، شامل فازهاي آستنيت، لاوه Fe2Ti، BCC(β) وFCC مي باشد. بررسي ها نشان مي دهد كه ريزساختار فلز جوش اتصال غير مشابه شباهتي به ساختارهاي مرسوم انجمادي ندارد و در حين سرد شدن بعد از دماي ساليدوس تا دماي اتاق دچار استحاله فازي از نوع تجزيه اسپنودال شده و ساختاري مدوله شده در مغز دندريت هاي فاز آستنيت ايجاد كرده است. اين رخداد در حالي است كه مناطق بين دندريتي كه فاز لاوه تشكيل دهنده آن ها مي باشد، بدون تغيير باقي مانده اند. مقادير ميانگين ريزسختي در؛ فلز پايه ، ناحيه متاثر از حرارت و فلز جوش در اتصال مشابه آلياژ آنتروپي بالا به ترتيب از راست به چپ 438، 475، 515 و در؛ فلز پايه، ناحيه متاثر از حرارت و فلز جوش اتصال مشابه فولاد زنگ نزن آستنيتي به ترتيب از راست به چپ 360، 174، 170 و در؛ ناحيه متاثر از حرارت آلياژ آنتروپي بالا، فلز جوش و ناحيه متاثر از حرارت فولاد زنگ نزن آستنيتي در اتصال غير مشابه به ترتيب از راست به چپ 459، 363، 180 ويكرز مي باشد. همچنين مقادير ميانگين سختي در؛ فلز پايه ، ناحيه متاثر از حرارت و فلز جوش در اتصال مشابه آلياژ آنتروپي بالا به ترتيب از راست به چپ 398، 406، 427 و در؛ فلز پايه، ناحيه متاثر از حرارت و فلز جوش اتصال مشابه فولاد زنگ نزن آستنيتي به ترتيب از راست به چپ 300، 164، 157و در؛ ناحيه متاثر از حرارت آلياژ آنتروپي بالا، فلز جوش و ناحيه متاثر از حرارت فولاد زنگ نزن آستنيتي در اتصال غير مشابه به ترتيب از راست به چپ 413، 354، 166 ويكرز مي باشد. استحكام نهايي فلز پايه آلياژ آنتروپي بالا، فلز پايه فولاد زنگ نزن آستنيتي، مقطع جوش اتصال مشابه آلياژ آنتروپي بالا، مقطع جوش اتصال مشابه فولاد زنگ نزن آستنيتي و مقطع جوش اتصال غير مشابه به ترتيب از راست به چپ برابر 380، 586، 440، 520 و603 مگاپاسكال و مقادير ازدياد طول به ترتيب از راست به چپ برابر 5، 41، 6، 42 و 5/6 درصد مي باشد. نتايج نشان مي دهد كه استحكام نهايي مقطع جوش اتصال غير مشابه، نسبت به استحكام مقاطع جوش اتصالات مشابه و فلزات پايه افزايش يافته است در حالي كه ميزان ازدياد طول آن در مقايسه با ازدياد طول نمونه كشش فلز پايه و مقطع جوش اتصال مشابه فولاد زنگ نزن بسيار كمتر است و رفتاركششي شبيه به رفتار كششي فلز پايه و اتصال مشابه آلياژ آنتروپي بالا دارد. نتايج آزمون شكست نگاري مقاطع جوش نشان مي دهد كه مقطع جوش اتصال مشابه فولاد زنگ نزن، داراي مكانيزم شكست غالبا نرم است در حالي كه مقطع جوش اتصال مشابه آلياژ آنتروپي بالا، داراي مكانيزم شكست كاملا ترد و مقطع جوش اتصال غير مشابه آلياژآنتروپي بالا به فولاد زنگ نزن آستنيتي، داراي مكانيزم شكست غالبا ترد هستند. همچنين شكست مقاطع جوش اتصال مشابه فولاد زنگ نزن، اتصال مشابه آلياژ آنتروپي بالا و اتصال غير مشابه به ترتيب در فلز پايه، فلز جوش و فلز جوش رخ داده است.
چكيده انگليسي :
The purpose of this research is to investigate the microstructural and mechanical properties of dissimilar joint between CuFeNiMnTi cast high entropy alloy (HEA) and 316Ti cold rolled austenitic stainless steel(SS). In this regard, similar and dissimilar joints of HEA and SS were conducted using gas tungsten arc welding process without using filler metal, and their microstructural and mechanical properties were investigated. The microstructure of different areas of weldments was investigated using X-ray diffraction analysis, optical microscope and scanning electron microscope equipped with X-ray energy dispersive spectrometer. In order to investigate the mechanical behavior of base metals and weld sections, hardness and microhardness tests and uniaxial tensile tests were carried out. Also, fracture surfaces were investigated using scanning electron microscope after tensile testing. The results of this research showed that the microstructure of the weld metal in similar joint of SS, includes 10% delta ferrite phase with skeletal morphology in the matrix of austenite phase, which well reduces the sensitivity to solidification cracking of the weld metal. The microstructure of the weld metal in similar joint of HEA, is similar to the base metal of this alloy, but it has a finer structure and includes two FCC phases rich in copper and nickel, a Fe2Ti lava phase, a BCC(β) phase, and FeTi and NiTi intermetallic phases. The microstructure of dissimilar weld metal between HEA and SS includes austenite, Fe2Ti lave, BCC(β) and FCC phases. Investigations showed that the microstructure of the dissimilar joint weld metal, is not similar to the conventional solidification structures, and during cooling between solidus temperature and room temperature, it underwent a phase transformation of the spinodal decomposition type and creates a modulated structure in the core of the dendrites of the austenite phase. This event is while the inter-dendritic regions that constitute the lave phase have remained unchanged. Average microhardness values in; base metal, heat-affected zone and weld metal in the similar joint of HEA weldment, are 438, 475, 515 Vickers and in; base metal, heat-affected zone and weld metal in the similar joint of SS weldment, are 360, 174, 170 Vickers and in; heat affected zone of HEA, weld metal and heat affected zone of SS in dissimilar joint weldment are 459, 363, 180 Vickers, respectively. Also Average hardness values in; base metal, heat-affected zone and weld metal in the similar joint of HEA weldment, are 398, 406, 427 Vickers and in; base metal, heat-affected zone and weld metal in the similar joint of SS weldment, are 300,164, 157 Vickers and in; heat affected zone of HEA, weld metal and heat affected zone of SS in dissimilar joint weldment are 413, 354,166 Vickers, respectively. The ultimate tensile strength of HEA base metal, SS base metal, similar joint of HEA weldment, similar joint of SS weldment, and dissimilar joint weldment are 380, 586, 440, 520 and 603 MPa and their elongation values are 5, 41, 6, 42 and 6.5 percent, respectively. Also, the tensile test results showed that the strength of the dissimilar joint weldment has increased in comparison with the strength of the similar joints and base metals, while its elongation in comparison with the the tensile samples of base metal and similar weldment of SS has decreased and it behaves as same as the base metal and similar joint of HEA weldment. The results of the fractography analysis of the weldments showed that the similar joint of SS weldment had a mostly soft fracture mechanism, while the weldment in similar joint of HEA had a completely brittle fracture mechanism and the weldment in dissimilar joint of SS to HEA had a mostly brittle fracture mechanism. Also, the failure of the weldments of SS similar joint, HEA similar joint, and dissimilar joint occurred in the base metal, weld metal, and weld metal, respectively.
استاد راهنما :
محمدحسين عنايتي , مرتضي شمعانيان اصفهاني
استاد داور :
محمدحسين عنايتي , محمدحسن عباسي
لينک به اين مدرک :

بازگشت