ارزيابي تأثير افزودن مواد جوانه‌زا بر ريزساختار و خواص مكانيكي فولاد زنگ‌نزن 316L ساخته شده به روش ذوب‌گزينشي‌ليزري

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد و متالورژي

كارشناسي ارشد

فولاد زنگ‌نزن آستنيتي 316L به دليل چقرمگي بالا، مقاومت عالي در برابر خوردگي و خستگي، زيست‌سازگاري، قابليت در دسترس‌ بودن و قيمت مناسب، به صورت گسترده در صنايع مختلف از جمله صنايع نفت و گاز، شيميايي و خودروسازي مورد استفاده قرار مي‌گيرد. در سال‌هاي اخير تحقيقات گسترده‌اي در زمينه ساخت افزودني اين فولاد از جمله ذوب گزينشي ليزري انجام شده و قطعاتي با شكل هندسي بسيار پيچيده و دقيق ساخته شده است. يكي از جنبه‌هاي ساختاري قطعات حاصل از فرايند ذوب‌گزينشي ليزري، شرايط رشد رونشستي و تشكيل دانه‌هاي ستوني است كه ممكن است در برخي موارد نامطلوب باشد. مطالعات نشان داده‌اند كه اصلاح و كنترل متغيرهاي فرايند ذوب گزينشي ليزري به خوبي در كنترل ريزساختار نقش دارند. يكي از روش‌هاي كنترل ريزساختار و ايجاد ريزدانه‌سازي در فرايند ذوب‌گزينشي ليزري استفاده از مواد جوانهزا به صورت درجا و يا غيردرجا است. در پژوهش حاضر از 2 درصد وزني نانوپودر سراميكي تيتانيوم نيتريد (TiN)، به عنوان ذرات جوانه‌زا در پودر 316L به صورت غيردرجا استفاده شده است. هدف از پژوهش حاضر، تعيين شرايط بهينه‌ي ساخت با استفاده از پودر كامپوزيتي جديد و بررسي ريزساختار و خواص كششي حاصل مي‌باشد. در اين پژوهش از مقادير مختلف چگالي انرژي ليزر به همراه دو استراتژي روبش متفاوت (ميندر 67 و جزيره‌اي) براي ساخت استفاده شده است. نتايج نشان داد با افزايش چگالي انرژي از 53 به 9/101 ژول بر ميليمتر مكعب، چگالي قطعات ساخته‌شده با پودر 316L+TiN و استراتژي روبش ميندر از 5/95% به 7/99% و همچنين در استراتژي روبش جزيره‌اي، از 8/90% به 7/99% افزايش مي‌يابد. استفاده از موادجوانه‌زا باعث شد تا اندازه‌ي طولي دانه‌هاي ستوني به مقدار قابل توجهي كوچك‌تر شود. علاوه بر تأثير ذرات جوانه‌زا، تغيير استراتژي روبش نيز باعث تغيير در اندازه‌ي دانه‌ها شد. تغيير استراتژي روبش نيز باعث تغيير مورفولوژي حوضچه‌ مذاب شد به طوري كه بيشترين عرض حوضچه مذاب در قطعه‌ي فولادي 316L ساخته شده به روش جزيره‌اي و بيشترين عمق حوضچه‌ها در قطعه‌ي 316L+TiN ساخته شده با استراتژي روبش جزيره‌اي بدست آمد. ارزيابي خواص كششي نمونه‌ها در دماي محيط نشان داد با افزودن مواد جوانه‌زا و ريز شدن ساختار دانه‌ها، استحكام تسليم و استحكام كششي نهايي به ترتيب در استراتژي روبش ميندر، 74 و 87 مگاپاسكال و در استراتژي روبش جزيره‌اي 61 و 65 مگاپاسكال افزايش مي‌يابد. از طرف ديگر ازدياد طول نمونه‌هاي 316L+TiN نسبت به نمونه بدون جوانه‌زا براي استراتژي ميندر و جزيره‌اي به ترتيب 14 و 12 درصدكاهش يافت. در مجموع به نظر مي‌رسد در صورت انتخاب متغيرهاي ساخت مناسب، افزودن جوانه‌زاي تيتانيوم نيتريد موجب بهبود ريزساختار و خواص كششي فولاد 316L مي‌شود.

226145

شناسايي و انتخاب مواد مهندسي

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان