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

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

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.

218607

جوشكاري

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان