تاثیر لایه واسط بر ویژگی‌های ریزساختاری و خواص مکانیکی اتصال نفوذی فولاد 17-4PH و آلیاژ Ti6Al4V

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌های ساخت، تهران

2 استادیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌های ساخت، تهران

3 دانشیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌های ساخت، تهران

4 استادیار پژوهش، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌های ساخت، تهران

چکیده

هدف از پژوهش حاضر، بررسی تاثیر لایه واسط بر ویژگی های ریزساختاری و خواص مکانیکی اتصال نفوذی فولاد رسوب سخت شونده 17-4PH و آلیاژ Ti6Al4V می‌باشد. برای این منظور، اتصال دوآلیاژ بدون استفاده از لایه واسط و با استفاده از لایه واسط نیکل خالص در دمای 900 درجه ساتیگراد و زمان 45 دقیقه مورد بررسی قرار گرفت. ساختار مناطق اتصال با کمک میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی، آنالیز عنصری و نیز نقشه توزیع پراکندگی عناصر مورد مطالعه قرار گرفت. پس از بررسی ریزساختار و میزان نفوذ، سختی و استحکام برشی اتصال نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد بدون استفاده از لایه واسط، فازهای β-Ti، λ+FeTi و σ در مرز مشترک اتصال تشکیل می شوند. ایجاد این ترکیبات بین فلزی سبب تردی اتصال و کاهش خواص مکانیکی می شود. در صورت استفاده از لایه واسط نیکل خالص، ترکیبات بین‌فلزی Ni3Ti، NiTi و NiTi2 در مرز مشترک نیکل-تیتانیوم تشکیل می شوند. نیکل در قالب یک لایه از نفوذ تیتانیوم در آهن جلوگیری نموده و مانع تشکیل ترکیبات FeTi می‌شود. بیشترین میزان سختی 562 ویکرز به دست آمد که دقیقا بر روی ترکیبات بین فلزی قرار گرفته است. میانگین استحکام برشی در صورت استفاده از لایه واسط به میزان 289 مگاپاسکال به دست آمد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Kundu S, Sam S (2013) Diffusion Bonding of Microduplex Stainless Steel and Ti Alloy with and without Interlayer: Interface Microstructure and Strength Properties. Metall Mater Trans A 45: 371-383.
[2] Kundu S, Thirunavukarasu G (2016) Structure and properties correlation of diffusion bonded joint of duplex stainless steel and Ti–6Al–4V with and without Ni–17Cr–9Fe alloy interlayer. Int Inst Weld 73: 533-549.
[3] Thirunavukarasu G (2014) Effect of Bonding Temperature on Interfacial Reaction and Mechanical Properties of diffusion-bonded joint between Ti-6Al-4V and 304 Stainless Steel Using Nickel as an Intermediate Material. J Mater Sci 45: 2067- 2088.
[4] Muthupandi V, Muralimuhan CH (2014) Properties of friction welding titanium-stainless steel joints with a nickel interlayer. Procedia Mater Sci 5: 1120 -1129.
[5] Muralimuhan CH, Ashfaq M, Ashiri R, Muthupandi V,  Sivaprasad K (2016) Analysis and characterization of the tole of Ni interlayer in the friction welding of titanium and 304 austenitic stainless steel. Metall Mater Trans A 47: 347–359.
[6] Pardal G, Ganguly S, Williams S, Vaja J (2015) Dissimilar metal joining of stainless steel and titanium using copper as transition metal. Procedia Mater Sci 5: 1150 – 1159.
[7] Kundu S (2011) Interface microstructure and strength properties of Ti64 and microduplex stainless steel diffusion bonded joints. Mater Des 32: 2997-3003.
]8[  شجاعی زوارم ع (1391) جوشکاری غیرهمجنس آلیاژ حافظه دار نایتینول به Ti6Al4V با استفاده از لیزر ضربانی Nd:YAG وبررسی خواص اتصال. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تهران.
[9] Shiue RK, Wu SK, Chan CH, Huang CS (2006)  Infrared brazing of Ti–6Al–4V and 17-4PH stainless steel with a nickel barrier layer. Metall Mater Trans A 37: 2207–2217
[10] Ghosh M, Chatterjee S (2005) Effect of interface microstructure on the bond strength of the diffusion welded joints between titanium and stainless steel. Mater Charact 54: 327– 337
[11] He P, Zhang J, Zhou R, Li X (1999) Diffusion bonding technology of a titanium alloy to a stainless steel web with a Ni interlayer. Mater Charact 43: 287-292.
[12] Kundu S, Mishra B, Olson DL, Chatterjee S (2013) Interfacial reactions and strength properties of diffusion bonded joints of Ti64 alloy and 17-4PH stainless steel using nickel alloy interlayer. Mater Des 51: 714–722.
[13] Sam S, Kundu S, Chatterjee S (2012) Diffusion bonding of titanium alloy to micro-duplex stainless steel using a nickel alloy interlayer: Interface microstructure and strength properties. Mater Des 40: 237-244.
[14]Kundu S, Sam S, Mishra B, Chatterjee S (2014) Diffusion Bonding of Microduplex Stainless Steel and Ti Alloy with and without Interlayer: Interface Microstructure and Strength Properties. Metall Mater Trans A 45: 371–383.
[15] Vigraman T (2021) Liquid-solid phase reaction products formation in the diffusion welded joints made between Ti-6Al-4 V and AISI304L with brass interlayer. Mater Today: Proc 42(2): 607-617.
[16] Kumar R, Balasubramanian M (2020) Analysis and comparison of diffusion bonded and friction welded Ti-6Al-4V and stainless steel joints with copper as interlayer. Mater. Today: Proc 21(3): 1467-1473.
[17] Ranjan Kumar R, Kumar Gupta Rohit, Sarkar A, Prasad MJNV (2022) Vacuum diffusion bonding of α‑titanium alloy to stainless steel for aerospace applications: Interfacial microstructure and mechanical characteristics. Mater Charact 183: 111607.
[18] Atasoy E, Kahramanb N (2008) Diffusion bonding of commercially pure titanium to low carbon steel using a silver interlayer. Mater Charact 59: 1481-1490.
[19] Kundu S, Ghosh M, Laik A, Bhanumurthy K, Kale GB, Chatterjee S (2005) Diffusion bonding of commercially pure titanium to 304 stainless steel using copper interlayer.  Mater Sci Eng A 407:154–160.
[20] Surendar A, Lucas A, Abbas M, Rahim R, Salmani M (2019) Transient liquid phase bonding of stainless steel 316 L to Ti-6Al-4 V using Cu/Ni multi-interlayer: microstructure, mechanical properties, and fractography. Weld word 63: 1025-1032.
[21] Lison R, Stelzer J (1979) Diffusion Welding of Reactive and Refractory Metals to Stainless Steel. Weld J 59: 306- 314.
[22] Grigor evskii VI (1986) Kinetics of formation of the joint in diffusion bonding titanium alloys. J Weld Prod 33: 36-37.
[23] Orhan N, Khan TI, Eroglu M (2001) Diffusion bonding of a microduplex stainless steel to Ti–6Al–4V. Scripta Mater 45: 441–46.