اتصال غيرمشابه سوپرآلياژ پايه نيكل IN625 به فولاد زنگ نزن آستنيتيAISI 316L به روش فاز مايع گذرا (TLP) و بررسي مكانيزم اتصال و خوردگي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

دكتري

اتصالات غيرمشابه به دليل كاهش هزينه¬ها و بهبود عملكرد تجهيزات و سازه¬ها در صنايع مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. اتصال فولادهاي زنگ¬نزن به سوپرآلياژهاي پايه نيكل مي¬تواند به طور گسترده¬اي در صنايع نفت و گاز، پالايشگاهي و شيميايي مورد استفاده قرار بگيرد. هدف از اين پژوهش اتصال فاز مايع گذراي (TLP) آلياژ اينكونل 625 به فولاد زنگ نزن L316 با استفاده از لايه مياني مس مي¬باشد. بدين منظور فرآيند TLP در دماهاي 1080، 1100 و℃1120 با مدت زمان¬هاي 15، 30 و 60 دقيقه انجام شد. بررسي¬هاي ريزساختاري، تحولات فازي و مكانيزم، سينتيك و ترموديناميك نفوذ عنصر مس از لايه مياني به فلزات پايه با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي انتشار ميداني (FESEM) مجهز به طيف سنجي پراكندگي انرژي پرتو ايكس (EDS)، ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM)، ميكروسكوپ نوري و تفرق پرتو ايكس (XRD) صورت گرفت. علاوه بر اين نفوذ عنصر مس به فلزات پايه با استفاده از نرم¬افزار المان محدود متلب شبيه¬سازي گرديد. نتايج نشان داد كه بهترين اتصال در دماي ℃1120 به مدت زمان 30 دقيقه حاصل شد. با افزايش زمان اتصال به min60 در دماي ℃1120 ريزحفرات در منطقه اتصال تشكيل گرديدند. نتايج آناليز EDS نشان داد كه نرخ نفوذ عنصر مس در فلزات پايه با طولاني شدن زمان اتصال به دليل رشد دانه¬هاي فلز پايه و به تبع آن كاهش مرز دانه¬ها در واحد حجم كاهش مي¬يابد. رسوبات غني از (Mo-Nb)،(Cr-Mo) و Nb در منطقه متاثر از نفوذ اينكونل 625، رسوبات غني از (Mo-Nb) و Nb در منطقه ناحيه اتصال و رسوبات غني از (Cr-Mo) و Nb در منطقه متاثر از نفوذ فولاد زنگ نزن L316 تشكيل شدند. مقايسه نتايج شبيه¬سازي اتصال 316L/Cu/IN625 نشان داد كه نفوذ مس در فولاد زنگ نزن L316 در نتايج شبيه سازي كمتر از نتايج تجربي بوده در حاليكه نفوذ مس در سمت اينكونل 625 در نتايج حاصل از شبيه سازي بيشتر از نتايج حاصل ازآزمون¬هاي تجربي بود. نتايج محاسبات شار اتم¬هاي مس به سمت فلزات پايه نشان داد كه نفوذ مس در سمت فلز پايه اينكونل 625، 30 برابر نفوذ مس در سمت فولاد زنگ نزن L316 بوده كه باعث جابه¬جايي فصل مشترك اتصال به سمت فلز پايه فولاد زنگ نزن L316 مي¬شود. جهت ارزيابي خواص مكانيكي اتصال، استحكام برشي اتصالات و تغييرات ريزسختي در مقطع اتصال اندازه¬گيري شده و سطوح شكست مورد بررسي قرار گرفتند. حداكثر استحكام برشي ( MPa475) و حداكثر ريزسختي (VHN160) در نمونه اتصال داده شده در دماي ˚C1120 به مدت 30 دقيقه حاصل شد كه با نتايج بررسي¬هاي ريزساختاري تطابق خوبي داشت. به منظور ارزيابي مقاومت به خوردگي اتصالات، آزمون¬هاي پلاريزاسيون پتانسيوديناميك و طيف سنجي امپدانس الكتروشيميايي (EIS) در محلول 3.5%NaCl انجام شد. نتايج آزمون¬هاي الكتروشيميايي نشان¬دهنده مطابقت بين نتايج حاصل از بررسي¬هاي ريزساختاري و مقاومت به خوردگي اتصال بود. نمونه اتصال داده شده در دماي ℃1120 به مدت 30 دقيقه، به دليل مقاومت انتقال بار از لايه دوگانه بالاتر و چگالي جريان خوردگي كمتر نسبت به ساير اتصال¬ها مقاومت به خوردگي بالاتري را دارا بود. دليل مقاومت به خوردگي بالاتر در اين نمونه، نفوذ مس به سمت فلزات پايه و كاهش پهناي ناحيه اتصال مي¬باشد.

212045

متالورژي

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان

مسعود عطاپور، مسعود مصلائي پور، همام نفاخ موسوي

مرتضي شمعانيان، علي اشرفي