توصيفگر ها :
آلياژهاي آنتروپي بالا , آلياژ TC4(Ti-6Al-4V) , جوشكاري , اتصال فاز مايع گذرا , محلول جامد , تركيبات بين فلزي
چكيده فارسي :
باتوجهبه پيشرفت روزافزون آلياژهاي آنتروپي بالا و همچنين كاربرد فلزات با خواص مكانيكي بالا مانند آلياژهاي تيتانيوم در صنعت امروزي و نحوه اتصال آنها به يكديگر در اين پژوهش به بررسي فرايند اتصال غيرمشابه آلياژ آنتروپي بالا Co–Cr–Fe–Mo–Ni به آلياژ تيتانيوم TC4(Ti-6Al-4V) توسط فرايند اتصال فاز مايع گذرا در زمان ثابت و دماهاي متغير پرداخته شد، فرايند اتصال در زمان ثابت 90 دقيقه و دماهاي 890، 960، 1000 و 1050 درجه سانتيگراد با استفاده از ميانلايه مس انجام شد. آلياژ آنتروپي بالا انتخابشده داري خواص مكانيكي و خوردگي عالي است. در طرف مقابل آلياژ TC4 دستهاي از آلياژهاي تيتانيوم است كه باتوجهبه خواص مكانيكي، مقاومت به خوردگي عالي و نسبت وزن به استحكام بالايي مناسبي كه دارد، داراي كاربرد بسيار زيادي در صنايع مختلفي همچون هوافضا است. اتصال دهي اين دو آلياژ در كنار يكديگر باتوجهبه خواص مكانيكي مطلوبشان، يك موضوع فني است. جهت ارزيابي ريزساختاري مناطق مختلف ايجادشده در اتصال، از ميكروسكوپ نوري و الكتروني راستفاده شد. از قابليت آناليز تفكيك انرژي ميكروسكوپ الكتروني روبشي جهت بررسي غلظت و توزيع عناصر در فصل مشترك اتصال و پيشبيني فازهاي احتمالي شكلگرفته استفاده شد. در ارزيابي خواص مكانيكي اتصالات انجامشده، اتصال در دماي 960 درجه سانتيگراد با 138 مگاپاسكال بهواسطه كاملتر شدن منطقه انجماد همدما و رسيدن به توازن در نفوذ عناصر در مناطق مختلف اتصال بالاترين ميزان استحكام را داشت. سپس با رسيدن به دماي 1000 درجه سانتيگراد استحكام به 108 مگاپاسكال كاهش پيدا كرد. كاهش استحكام در دماي 1000 درجه سانتيگراد با درنظرگرفتن وجود منطقه انجماد همدما بهواسطه شكلگيري بيشتر تركيبات ترد بين فلزي مثل Fe2Ti، FeTi و Cr2Ti در فصل مشترك آلياژ آنتروپي بالا و لايه واسط تشخيص داده شد. بيشترين ميزان سختي در همه دماها در منطقه متأثر از نفوذ در سمت آلياژ آنتروپي بالا ميباشد. دليل سختي بالا در اين منطقه وجود تركيبات بين فلزي ترد و شكننده مثل CoCr(Ti-Mo)، FeTi و Fe2Ti ميباشد. با افزايش دما تا 1050 درجه سانتيگراد، منطقه اتصال بهطوركلي تغيير مورفولوژي فازي ايجاد كرد و در منطقه فازي ASZ در اين دما يوتكتوئيد تيتانيوم و كبالت ايجاد شد. بررسي سطوح شكست اتصال، الگوي شكست ترد را به دليل وجود صفحات كليواژ نشان داد. همچنين در همه دماها وجود سطوح شكست ورقهاي نيز نشان داده شد. با استفاده از آناليز فاز مايع گذرا يكي از فرايندهاي اتصال دهي در حالتجامد است كه براي اتصال دهي آلياژهايي كه حساسيت به دماي بالا و تشكيل مذاب دارند، استفاده ميشود.
چكيده انگليسي :
In light of the continuous advancements in high-entropy alloys and the widespread use of high-strength metals such as titanium alloys in modern industries, this research focuses on investigating the dissimilar joining process between a high-entropy alloy (Co–Cr–Fe–Mo–Ni) with high entropy and the titanium alloy TC4(Ti-6Al-4V) using the transient liquid phase bonding process at constant times and variable temperatures. The joining process at a constant time of 90 minutes and temperatures of 890, 960, 1000, and 1050℃ was performed using a copper interlayer. The selected high-entropy alloy exhibits excellent mechanical and corrosion properties. On the other hand, TC4 alloy, belonging to a category of titanium alloys, is widely used in various industries, including aerospace, due to its excellent mechanical properties, corrosion resistance, and favorable strength-to-weight ratio. The joining of these two alloys together, considering their desirable mechanical properties, poses a technical challenge. To evaluate the microstructure of different zones created in the joint, optical and electron microscopes were utilized. The energy-dispersive X-ray spectroscopy capability of the scanning electron microscope was employed to analyze the concentration and distribution of elements in the joint interface and predict possible formed phases. In the assessment of the mechanical properties of the joints, the connection at a temperature of 960℃ exhibited the highest strength of 138 megapascals due to the complete homogenization of the co-solidification zone and achieving element penetration equilibrium in different regions of the joint. Subsequently, at a temperature of 1000℃, the strength decreased to 108 megapascals. The strength reduction at 1000℃, considering the presence of the co-solidification zone, was attributed to the formation of more brittle intermetallic compounds such as Fe2Ti, FeTi, and Cr2Ti in the common phase between the high-entropy alloy and the interlayer. The highest hardness at all temperatures was observed in the region affected by penetration on the side of the high-entropy alloy. The high hardness in this region is attributed to the presence of brittle and fracture-prone intermetallic compounds such as CoCr(Ti-Mo), FeTi, and Fe2Ti. With an increase in temperature up to 1050℃, the joint region generally underwent morphological changes, and in the ASZ (Adiabatic Shear Zone) region at this temperature, titanium and cobalt eutectoids were formed. Examination of the joint fracture surfaces revealed a brittle fracture pattern due to the presence of cleavage planes. Furthermore, sheet-like fracture surfaces were observed at all temperatures. By utilizing transient liquid phase bonding analysis, one of the solid-state joining processes used for joining alloys sensitive to high temperatures and melt formation, the study contributes to the understanding of the joining behavior of these dissimilar alloys.