شماره مدرك
20982
شماره راهنما
18016
پديد آورنده
عابدي چرمهيني، حسين
عنوان
ساخت، مشخصهيابي و ارزيابي رفتار تريبوخوردگي نمونههاي فولاد زنگنزن AISI 316L به روش ساخت افزايشي مبتني بر سيم و قوس (WAAM)
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
جوشكاري
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1404
صفحه شمار
چهارده، 88ص
توصيفگر ها
ساخت افزايشي سيم و قوس , ريزساختار , سختي , فولاد AISI 316L , تريبوخوردگي , خوردگي
تاريخ ورود اطلاعات
1405/02/04
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
مهندسي مواد و متالورژي
دانشكده
مهندسي مواد
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/02/05
كد ايرانداك
23215637
چكيده فارسي
در سالهاي اخير، روش ساخت افزايشي مبتني برسيم و قوس(WAAM) ، بهعنوان يك جايگزين رقابتي براي توليد قطعات فلزي بزرگ با نرخ رسوبدهي بالا و هزينه كمتر مطرح شده است. با وجود اين مزايا، ماهيت لايهبهلايه فرآيند WAAM و چرخههاي حرارتي مكرر، منجر به شكلگيري تاريخچه حرارتي غيريكنواخت و در نتيجه ايجاد ناهمسانگردي ريزساختاري و خواص عملكردي در امتداد ارتفاع قطعه ميشود؛ پديدهاي كه بهويژه رفتار سختي، خوردگي و تريبوخوردگي را تحت تأثير قرار داده و كاربرد اين قطعات را در محيطهاي خورنده محدود ميسازد. هدف اصلي اين پژوهش، بررسي اثر حرارت ورودي كه از طريق جريان جوشكاري كنترل ميشود، بر ريزساختار، ريزسختي و مقاومت در برابر تخريب شامل خوردگي و تريبوخوردگي در قطعات AISI 316Lساختهشده به دو روش نورد و WAAM است. بدين منظور، دو مجموعه پارامتر بهينه با جريانهاي متفاوت پس از انجام آزمونهاي تكپاس انتخاب شدند. نمونههاي نهايي از سه ناحيه پايين، ميان و بالاي قطعات استخراج شده و رفتار آنها با يكديگر و همچنين با نمونه¬ي ورق نورد شده مقايسه گرديد. مشخصهيابي ريزساختار با استفاده از ميكروسكوپي نوري، ميكروسكوپي الكتروني روبشي و آزمون پراش پرتو ايكس انجام شد. رفتار خوردگي الكتروشيميايي بهوسيله آزمونهاي طيف¬سنجي امپدانس الكتروشيميايي و پلاريزاسيون پتانسيوديناميك در محلول هيدروكلريك اسيد با غلظت 1/0 مولار بررسي گرديد و عملكرد تريبوخوردگي با آزمون رفت و برگشتي تحت بار 20 نيوتن در همان محلول مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه ريزساختار قطعات WAAM از نوع دوفازي آستنيت و فريت بوده و ريخت فريت در امتداد ارتفاع از حالت تيغهاي در نواحي پايين به ساختار اسكلتي در نواحي بالاتر تغيير ميكند. ريزسختي به علت تغيير ريخت و مقدار فريت بهطور پيوسته از پايين به بالا كاهش يافت و نمونه¬ي ساخته شده با جريان كمتر بهدليل حرارت ورودي كمتر و تشكيل ساختار دندريتي ريزتر، بهطور كلي سختي بالاتري نسبت به نمونه¬ي ساخته شده با جريان بيشتر از خود نشان داد. از نظر خوردگي موضعي، نمونههايWAAM مقاومت بالاتري نسبت به نمونه¬ي ورق داشتند كه اين امر به حذف آخالهاي سولفيدي MnSدرشت و جذب گوگرد توسط فريت موجود در ريزساختار اين نمونه¬ها نسبت داده شد. همچنين بهترين عملكرد تريبوخوردگي مربوط به ناحيه بالايي نمونه¬ي ساخته شده با جريان كمترگزارش گرديد كه نشاندهنده توانايي بالاي روئين شدن مجدد سريع لايه محافظ سطحي است. بهطور كلي، نتايج اين پژوهش نشان ميدهد كه كنترل دقيق جريان جوشكاري و مديريت شيب حرارتي، نقش كليدي در بهبود همزمان ريزساختار، سختي و مقاومت در برابر خوردگي و تريبوخوردگي قطعات AISI 316L توليدشده به روش WAAM ايفا ميكند.
چكيده انگليسي
In recent years, the wire arc additive manufacturing (WAAM) process has been introduced as a competitive alternative for producing large metallic components with a high deposition rate and lower cost. Despite these advantages, the layer-by-layer nature of the WAAM process and repeated thermal cycles lead to the formation of a non-uniform thermal history and, consequently, the development of microstructural anisotropy and functional property inhomogeneity along the build height; a phenomenon that particularly affects hardness, corrosion, and tribocorrosion behavior and limits the application of these components in corrosive environments. The main objective of this research is to investigate the effect of heat input, controlled through the welding current, on the microstructure, microhardness distribution, and degradation resistance, including corrosion and tribocorrosion, of AISI 316L stainless steel components produced by conventional and WAAM methods. For this purpose, two optimized parameter sets with different currents were selected after conducting single-pass experiments. Final samples were extracted from the bottom, middle, and top regions of the components, and their behavior was compared with each other as well as with a rolled sheet sample. Microstructural characterization was performed using optical microscopy, scanning electron microscopy, and X-ray diffraction. Electrochemical corrosion behavior was investigated by electrochemical impedance spectroscopy and potentiodynamic polarization tests in a 0.1 M hydrochloric acid solution, and tribocorrosion performance was evaluated using a reciprocating test under a load of 20 N in the same solution. The results showed that the microstructure of the WAAM components consisted of a dual-phase austenite and ferrite structure, and the ferrite morphology changed from a lath-like structure in the lower regions to a skeletal structure in the upper regions along the build height. Microhardness continuously decreased from the bottom to the top, and the sample produced with a lower current exhibited overall higher hardness than the sample produced with a higher current due to lower heat input and the formation of a finer dendritic structure. In terms of localized corrosion, the WAAM samples exhibited higher resistance compared to the sheet sample. This improvement was attributed to the elimination of coarse MnS sulfide inclusions and the absorption of sulfur by the ferrite present in the microstructure of these samples. In addition, the best tribocorrosion performance was observed in the upper region of the sample produced with the lower current, indicating a high capability for rapid re-passivation of the protective surface layer. Overall, the results of this study indicate that precise control of welding current and management of the thermal gradient play a key role in improving the microstructure, hardness, and resistance to corrosion and tribocorrosion of AISI 316L stainless steel components fabricated by WAAM.
استاد راهنما
مسعود عطاپور , ابوذر طاهري زاده
استاد داور
بهزاد نيرومند , عباس بهرامي