بررسی شرایط بهینه لحیم کاری غیرهمجنس تیتانیوم خالص تجاری به فولاد زنگ نزن 304 کم کربن با استفاده از پرکننده پایه نقره BAg-8

مهندسی متالورژی و مواد

مقاله 7، دوره 28، شماره 1 - شماره پیاپی 15، اسفند 1395، صفحه 73-86   

نوع مقاله: علمی و پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ma.v28i1.33734

نویسندگان

پژمان صارمی^{* 1}؛ مسعود کثیری²

¹دانشگاه آزاد اسلامی نجف آباد

²دانشگاه آزاد نجف آباد

چکیده

با توجه به ویژگی های منحصربفرد تیتانیوم نظیرخواص مکانیکی و مقاومت به خوردگی عالی و کاربرد روزافزون آن در صنایع مختلف، امروزه اتصال این دسته از آلیاژها به دیگر مواد و بخصوص فولادها بسیار مورد توجه قرار گرفته است. طبق دیاگرام فازی دوتایی Fe-Ti، این دو عنصر در یکدیگر حلالیت کامل ندارند؛ از این رو اتصال این دو آلیاژ با روش های جوشکاری ذوبی بسیار مشکل می باشد. لحیم کاری سخت یکی از بهترین روش ها برای اتصال آلیاژهای غیرمشابه می باشد. در این تحقیق خواص متالورژیکی و مکانیکی لحیم کاری سخت اتصال لب روی لب فولاد به تیتانیوم توسط فلزات پرکننده ی تجاری BAg-8 در محدوده ی زمانی و دمایی مختلف بررسی شد. بررسی ریزساختار فصل مشترک مشخص می کند شکل گیری لایه های شیمیایی نزدیک به قسمت تیتانیوم رخ می دهد در حالیکه در سمت فولاد هیچ لایه شیمیایی با آلیاژ لحیم کاری نقره وجود ندارد. ساختار درشت دانه در مرز فولاد با آلیاژ لحیم کاری نقره شکل می گیرد. این ساختار حاصل از رشد نفوذی همراه با تبلور مجدد زیر لایه فولاد در دمای بالاست. همچنین بررسی های انجام شده توسط میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی و انجام آزمایش مکانیکی برش نشان می دهد که با افزایش دما و همچنین زمان لحیم کاری، به دلیل افزایش ضخامت لایه میانی، استحکام برشی میانگین کاهش می یابد.

کلیدواژه‌ها

تیتانیوم خالص تجاری؛ فولاد زنگ نزن 304 کم کربن؛ لحیم کاری سخت؛ ریزساختار؛ خواص مکانیکی

مراجع

1. He P., Feng J.C., Xu W., "Interfacial microstructure of induction brazed joints of TiAl-based intermetallics to steel 35CrMo with AgCuNiLi filler", Materials Science and Engineering A, Vol. 408, pp. 195–201, (2005).

2. Ghosh M., Chatterjee S., Mishra B., "The effect of intermetallics on the strength properties of diffusion bonds formed between Ti–5.5Al–2.4V and 304 stainless steel", Materials Science and Engineering A, Vol. 363, pp. 268–274, (2003).

3. Chan H.Y., Liaw D.W., Shiue R.K., "The microstructural observation of brazing Ti–6Al–4V and TZM using the BAg-8 braze alloy", International Journal of Refractory Metals & Hard Materials, Vol. 22, pp. 27–33, (2004).

4. Elrefaey A., Tillmann W., "Microstructure and mechanical properties of brazed titanium/steel joints", Journal of Material Science, Vol. 42, pp. 9553–9558, (2007).

5. Lee W.B., Lee C.Y., Chang W.S., Mo Yeon Y.," Microstructural investigation of friction stir welded pure titanium", Materials Letters, Vol. 59, pp. 3315-3318, (2005).

6. Laik A., Shirzadi A.A., Tewari R., Kumar A., Jayakumar T., Dey G.K., "Microstructure and Interfacial Reactions During Active Metal Brazing of Stainless Steel to Titanium", The Minerals, Metals & Materials Society and ASM International, (2013).

7. Yue X., He P., Feng J.C., Zhang J.H., Zhu F.Q., "Microstructure and interfacial reactions of vacuum brazing titanium alloy to stainless steel using an AgCuTi filler metal", Journal of Materials Characterization, pp. 1721–1727, (2008).

8. Elrefaey A., Tillmann W., "Brazing of titanium to steel with different filler metals: analysis and comparison", Journal of Materials Science, pp. 4332-4338, (2010).

9. Petzow G., Effenberg G., "Comprehensive compendium of evaluated constitutional data and phase diagrams", Weinheim, Germany, pp. 14-17, (1998).

10. Phillips V.A., "A metallographic study of precipitation in a Ni-12.7 at.% Al alloy" Acta Metallurgica, Vol. 14, No. 11, pp. 1533-1547, (1966).

11. Elrefaey A., Tillmann W., "Brazing temperature determines the microstructure and mechanical behavior of steel/titanium brazed joints", IBSC, Orlando, FL, pp. 2-5, (2009).

12. Baker H., "ASM handbook alloy phase diagrams", ASM International, Materials Park, OH, pp. 119-123, (1992).

13. Shiue R.K., Wu S.K., Li I.H.,"Infrared brazing of Fe3Al intermetallic compound using gold-based braze alloy", Gold Bull, pp. 49-56, (2011).

14. He P., Feng J.C., Xu W., "Microstructure and kinetics of induction brazing TiAl-based intermetallics to steel 35CrMo using AgCuTi filler metal", Materials Science and Engineering A, Vol. 418, pp. 53-60, (2006).

15. Murakami T., Nakata K., Tong H., Ushio M.,"Dissimilar Metal Joining of Aluminum to Steel by MIG Arc Brazing Using Flux Cored Wire", ISIJ International, Vol. 43, No. 10, pp. 1596-1602, (2003).

16. Shiue R.K., Wu S.K., Shiue J.Y., "Infrared brazing of Ti–6Al–4V and 17-4 PH stainless steel with (Ni)/Cr barrier layer(s) ", Materials Science & Engineering A, Vol. 488, No. 1, pp. 186-194, (2008).

17. Shin C.K., Huh J.Y.," Effect of Cu-containing Solders on the Critical IMC Thickness for the Shear Strength of BGA Solder Joints", Third proceeding of EPTC, pp. 406–411, (2000).