ساخت و مشخصه يابي ناحيه اتصال فولاد زنگ نزن دو فازي 2205 به آلياژ اينكونل 718 با استفاده از فلز پر كننده مس خالص، توسط فرآيند فاز مايع گذرا (TLP)

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

اتصال آلياژ اينكونل 718 و فولاد زنگ نزن دوفازي 2205 به دليل استحكام بالا و مقاومت در برابر خوردگي در صنايع نفت، هوافضا و نيروگاه¬هاي هسته¬اي استفاده مي¬شود. در اين پژوهش اتصال سوپر آلياژ اينكونل 718 و فولاد زنگ نزن دوفازي 2205 به روش فاز مايع گذرا (TLP ) مورد بررسي و مطالعه قرار گرفت. با استفاده از اين روش مي‌توان اتصالاتي با خواص و ريزساختارهاي مشابه فلز پايه بدست آورد. بدين منظور ابتدا از فلزات پايه نمونه¬هايي با ابعاد mm 5 ×10×30 تهيه و سطوح نمونه¬ها جهت حذف لايه¬هاي اكسيدي سنباده¬زني و با استون چربي¬زدايي شد. ميان¬لايه مس خالص با ضخامت 25 ميكرون بين نمونه¬¬ها قرار داده شد و مجموعه حاصل بين نگهدارنده مستقر شد. نمونه¬¬ها درون كوره خلا جهت جلوگيري از اكسيداسيون در دماي 1100 درجه به مدت 15، 30 و 60 دقيقه اتصال داده شدند. سپس نمونه¬ها براي بررسي ريز¬ساختاري متالوگرافي شدند و براي بررسي تركيب شيميايي و فازهاي تشكيل شده ناحيه اتصال از ميكروسكوپ الكتروني روبشي مجهز به آناليز تفكيك انرژي استفاده شد. همچنين براي بررسي خواص مكانيكي اتصالات از آزمون استحكام برشي و ريز¬سختي سنجي استفاده شد. در ناحيه اتصال، تمركز غلظتي عناصر مختلف و تغييرات ريزساختاري مشاهده شد. ريزساختار ناحيه اتصال شامل مناطق انجماد همدما، انجماد غير¬همدما و ناحيه متاثر از نفوذ بود. در زمان اتصال 15 دقيقه به¬دليل عدم زمان كافي براي نفوذ عناصر آلياژي در ميان¬لايه مس مذاب منطقه انجماد غيرهمدما شامل محلول جامد مس-نيكل تشكيل شد. با افزايش زمان اتصال تا 60 دقيقه انجماد همدما شامل محلول جامد Cr-Fe-Ni (γ) تكميل شد. در ناحيه متاثر از نفوذ اينكونل 718 كاربيدهاي غني از نيوبيوم به دليل عدم حلاليت Nb با مس بوجود آمد. همچنين در فصل مشترك فولاد 2205 تشكيل كاربيد و رسوبات ثانويه غني از Ti، Nb، Mo وCr مشاهده شد. با افزايش زمان به دليل تشكيل محلول جامد γ سختي ناحيه اتصال از حدود 100 به 300 ويكرز افزايش يافت و پروفيل سختي يكنواخت¬تر شد. افزايش سختي در ناحيه متاثر از نفوذ اينكونل 718 به¬دليل تشكيل كاربيد Nb و در سمت فولاد دوفازي مي¬تواند به دليل تشكيل رسوبات غني از كروم و فاز سيگما باشد. كمترين مقدار استحكام برشي 223 مگاپاسكال مربوط به اتصال در زمان 15 دقيقه و بيشترين مقدار استحكام برشي براي نمونه اتصال داده شده در زمان 60 دقيقه مقدار 270 مگاپاسكال )حدود 56 % استحكام فولاد دوفازي و 38 % اينكونل 718 ( بدست آمد. با وجود تكميل انجماد همدما، به¬دليل تشكيل تركيبات بين¬فلزي و كاربيدها استحكام برشي نمونه¬ها افزايش چنداني نداشت. همچنين نتايج پراش اشعه ايكس از سطوح شكست نشان دهنده¬ي محلول جامد Ni-Cu و γ در هر دو سمت شكست فولاد 2205 و اينكونل 718 بود. كاربيد¬ها و رسوبات تشكيل شده به¬دليل خاصيت ترد و شكنندگي باعث شكست در نمونه¬ها شد. كلمات كليدي: فرايند اتصال فاز مايع گذرا، انجماد همدما، اينكونل 718، فولاد زنگ نزن 2205.

226173

گرايش جوشكاري

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان