پديد آورنده :
جواني، حسين
عنوان :
اتصال آلياژ آنتروپي بالاي CuFeNiMnTi به روش جوشكاري قوسي تنگستن گاز و ارزيابي خواص آن
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
چهارده، 85ص. : مصور (رنگي)، جدول، نمودار
استاد راهنما :
فتح الله كريم زاده، محمد حسن عباسي
توصيفگر ها :
آلياژهاي آنتروپي بالا , ذوب القائي تحت خلاء , جوشكاري قوسي تنگستن گاز , CuFeNiMnTi
استاد داور :
ابوذر طاهري زاده، مهدي رفيعائي
تاريخ ورود اطلاعات :
1401/04/11
رشته تحصيلي :
مهندسي مواد
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1401/04/12
چكيده فارسي :
آلياژهاي آنتروپي بالا به دليل ساختار و ويژگي هاي منحصربفردشان در سال هاي اخير مورد علاقهي دانشمندان قرار گرفته اند. اين مواد داراي 5 تا 13 عنصر اصلي با درصدهاي اتمي مساوي يا تقريباً مساوي هستند كه باعث افزايش آنتروپي و پايداري بالا و خواص ديگر مي¬-شود. كاربردهاي بسيار زياد مخصوصا به دليل پايداري در دماي بالا براي اين مواد تعريف شده است. هدف از اين پژوهش ساخت آلياژ آنتروپي بالاي CuFeNiMnTi و بررسي ريزساختار و خواص مكانيكي اتصال مشابه اين آلياژ ميباشد. در اين راستا ابتدا آلياژ آنتروپي بالاي CuFeNiMnTi به روش ذوب القايي تحت خلاء ساخته شد سپس آلياژ ريختگي به روش جوشكاري قوسي تنگستن گاز با استفاده از فلزات پركننده L309ER، 3-ERNiCr و CuFeNiMnTi جوشكاري شد. جهت بررسي ريز ساختار مناطق مختلف جوش از جمله فلز پايه، منطقه متاثر از حرارت و فلزات جوش، از روش حكاكي برقي با استفاده از محلولهاي مختلف استفاده شد. ريز ساختار نمونهها به كمك ميكروسكوپ نوري، ميكروسكوپ الكتروني روبشي و آناليز طيف سنجي اشعه ايكس مشخصه يابي شدند. به منظور بررسي خواص مكانيكي، آزمونهاي كشش و ميكروسختي سنجي مورد استفاده قرار گرفتند. همچنين پس از انجام آزمون كشش شكست نگاري سطوح شكست بررسي شد. ريزساختار آلياژ آنتروپي بالاي CuFeNiMnTi شامل دو فاز FCC غني از مس و نيكل، فاز لاوه Fe2Ti، FeTi و NiTi است. ريزسختي آلياژ 500 ويكرز اندازهگيري شد. نتايج آزمون كشش بيانگر استحكام كششي نهايي حدود Mpa386 بود. نتايج پراش پرتو ايكس و طيف سنجي تفكيك انرژي پرتو ايكس در نمونه جوشكاري شده با فلز پركننده CuFeNiMnTi حضور تمامي فازهاي فلزپايه ريختگي را تاييد ميكند و تنها فاز FCC غني از مس در ساختار فلز جوش نسبت به فلز پايه كاهش داشت همچنين منطقه جوش داراي ساختار دندريتي ريزتري نسبت به فلز پايه بود. ريزساختار منطقه جوش حاصل از فلز پركننده 3-ERNiCr به صورت كاملاً آستنيتي به همراه رسوبات غني از نيوبيوم منجمد شده بود. ريز ساختار فلز جوش L309ER شامل فاز لاوه Fe2Ti، فاز آستنيت، فاز FCC غني از مس و فريت دلتا بود. فلز پركننده CuFeNiMnTi با ميانگين ريز سختي 518 ويكرز ريز سختي بالاتري نسبت به فلز پايه و فلزات جوش ديگر ايجاد نمود. اين در حالي است كه فلز پركننده L309ER، كمترين ميانگين ريز سختي (277 ويكرز) را در بين فلزات جوش ايجاد كرد. ريز سختي در فلز جوش 3-ERNiCr با توجه به تشكيل رسوبات ريز غني از نيوبيوم اختلاف زيادي با فلز پايه نداشت. شكست نمونههاي جوشكاري شده از منطقه متاثر از حرات رخ داد و سطوح شكست وقوع شكست ترد را نشان داد.
چكيده انگليسي :
High Entropy Alloys have become popular with scientists in recent years due to their unique structure and properties. These materials contain 5 to 13 basic elements with atomic percentages equal or approximately equal, which increase entropy and high stability and other properties. Many applications have been defined for these materials, especially due to their high temperature stability. The purpose of this study is to fabricate a high entropy alloy CuFeNiMnTi and to investigate the microstructure and mechanical properties of the joint similar to this alloy. In this regard, first the high entropy alloy of CuFeNiMnTi was made by vacuum induction melting method, then the cast alloy was welded by tungsten gas arc welding method using ER309l, ERNiCr-3 and CuFeNiMnTi filler metals. To study the microstructure of different welding areas, including base metal, heat affected zone and weld metals, electric engraving method using different solutions has been used. The microstructure of the samples was also characterized by light microscopy, scanning electron microscopy and X-ray spectroscopy analysis. Tensile and microhardness tests were used to evaluate the mechanical properties. Also, after performing the fracture tensile test, the failure levels were checked. The high entropy alloy microstructure of CuFeNiMnTi consists of two FCC phases rich in copper and nickel, the lava phase Fe2Ti, FeTi and NiTi. The microhardness of alloy was measured 500HV0.3N. The results of the tensile test indicate the final tensile strength of about 386 MPa. The results of X-ray diffraction and X-ray energy separation spectroscopy in the sample welded with CuFeNiMnTi filler metal confirm the presence of all cast base metal phases and only the copper-rich FCC phase in the weld metal structure was reduced compared to the base metal. Also, the weld area had a finer dendritic structure than the base metal. The microstructure of the 3-ERNiCr filler weld zone is completely austenitic with frozen niobium-rich sediments. The ER309l welding metal microstructure includes Fe2Ti lava phase, austenite phase, copper-rich FCC phase and delta ferrite. CuFeNiMnTi filler metal with an average microhardness of 518 Vickers produced higher microhardness than the base metal and other weld metals. on the other hand, The filler metal ER309l, produced the lowest average microhardness (277 HV0.3N) among the weld metals. The microhardness of the ERNiCr-3 weld metal was not significantly different from that of the base metal due to the formation of niobium-rich fine deposits. Fracture of welded specimens occurred from the heat affected area and Surface fracture of all the jointsindicate the occurrence of completely brittle failure.
استاد راهنما :
فتح الله كريم زاده، محمد حسن عباسي
استاد داور :
ابوذر طاهري زاده، مهدي رفيعائي