ارزيابي اتصال غيرهمجنس فولاد زنگنزن آستنيتي 316 AISI به سوپرآلياژ پايه نيكل Hastelloy C276 به روش پيونددهي فاز مايع گذرا

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

اتصال غيرمشابه سوپر آلياژهاي پايه نيكل به فولاد زنگنزن در صنايع استراتژيك و مهمي همچون هوافضا، هستهاي و نفت و گاز كاربرد فراواني دارد. در اين پژوهش اتصال سوپر آلياژ پايه نيكل 276C Hastelloy به فولاد زنگنزن آستنيتي 316 با استفاده از فرايند فاز مايع گذرا در دو دماي 1050 و 1150 درجه سانتيگراد و در زمانهاي 5، 30، 60 و 90 دقيقه با استفاده از لايه مياني 2-BNi و تحت خلاء 5-10 ميليبار انجام شد. ريزساختار اتصالات با استفاده از ميكروسكوپ¬هاي نوري و الكتروني روبشي مجهز به آناليز تفكيك انرژي و دستگاه پراش پرتوي ايكس، و خواص مكانيكي اتصالات با استفاده از آزمون¬هاي استحكام برشي و ريزسختي¬سنجي ارزيابي شدند. علاوه بر اين سطوح شكست نمونههاي حاصل از آزمون استحكام برشي توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي شكستنگاري شدند. نتايج بررسيهاي ريزساختاري نشان داده كه ناحيه اتصال از چندين منطقه با ريزساختارهاي متفاوت شامل مناطق انجمادي همدما، انجمادي غيرهمدما و متاثر از نفوذ تشكيل شده است. منطقه انجماد غيرهمدما حاوي تركيبات بوريدي غني از نيكل، كروم و سيليسيدهاي غني از نيكل بود. در منطقه انجماد همدما نيز تنها فاز محلول جامد γ غني از نيكل حضور داشت. منطقه متاثر از نفوذ سمت سوپر آلياژ پايه نيكل هستلوي حاوي تركيبات بوريدي غني از كروم-موليبدن، نيكل-كروم-موليبدن و نيكل-كروم-موليبدن-تنگستن بود ولي در منطقه متاثر از نفوذ فولاد زنگنزن آستنيتي، تركيبات بوريدي غني از آهن، آهن-كروم و آهن-كروم-نيكل مشاهده شد. در دماي 1050 درجه سانتيگراد انجماد همدما در زمان اتصال 30 دقيقه و در دماي 1150 درجه سانتيگراد انجماد همدما در زمان 5 دقيقه به وقوع پيوست. نتايج آزمون استحكام برشي در دماي 1050 درجه حاكي از آن بود كه با افزايش زمان فرايند، ميزان استحكام برشي اتصالات افزايش يافته، بيشترين مقدار استحكام برشي در زمان 90 دقيقه و در حدود 535 مگاپاسكال حاصل شد. در دماي 1150 درجه سانتيگراد بيشترين مقدار استحكام برشي در زمان 30 دقيقه حاصل شد و مقدار آن در حدود 627 مگاپاسكال بود و به مرور با افزايش زمان مقدار آن كاهش يافت. تصاوير سطوح شكست نشان از وقوع شكست ترد در اتصال حاوي منطقه انجماد غير همدما و شكست نرم در اتصالات حاوي منطقه انجماد همدما داشت. نتايج آزمون ريزسختي نشان داد كه بيشترين مقدار سختي در نمونه 1050 درجه سانتيگراد و زمان 5 دقيقه كه منطقه انجماد همدما آن تكميل نشده، متعلق به منطقه انجماد غيرهمدما است. در حالي كه در ساير نمونهها كه انجماد همدما تكميل شده، بيشترين مقدار سختي متعلق به منطقه متاثر از نفوذ سوپر آلياژ پايه نيكل بود.

214596

شناسايي و انتخاب مواد مهندسي

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان

حسين مستعان

مسعود عطاپور، علي اشرفي

مرتضي شمعانيان اصفهاني، بهزاد نيرومند