عنوان پایان‌نامه
بررسی متالورژیکی و مکانیکی جوشکاری انفجاری صفحات ت
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-جوشکاری
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 34509;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 581
- تاریخ دفاع
- ۲۱ فروردین ۱۳۸۶
- دانشجو
- پژمان فرهادی سرتنگی
- استاد راهنما
- سیدعلی اصغر اکبری موسوی
- چکیده
- در این پژوهش به بررسی متالورژیکی فصل مشترک حاصل از جوشکاری انفجاری تیتانیم خالص تجاری به فولاد زنگ نزن 304 پرداخته شده است. اثر متغیرهای جوشکاری انفجاری نظیر نسبت بار انفجاری(5/3 -5/0)، فاصله توقف (2 و 4 میلیمتر) و همچنین دمای عملیات حرارتی بر شکل فصل مشترک، ریزساختار و استحکام برش نهایی آنها مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. نتایج نشان میدهد با افزایش نسبت بارگذاری انفجاری و فاصله توقف که با افزایش سرعت و زاویه برخورد همراه است، فصل مشترک اتصال از حالت صاف به موجی تبدیل شده و به تدریج مراکز انجمادی شامل ترکیبات ترد بین فلزی در فصل مشترک اتصال نمایان و بتدریج بزرگتر می¬شوند. بررسی ها نشان می¬دهد که با افزایش نسبت بار انفجاری (تا نسبت بار انفجاری 9/1)، استحکام فصل مشترک اتصال بعلت افزایش تغییر فرم در فصل مشترک اتصال افزایش یافته و پس از آن در اثر افزایش در تشکیل ترکیبات ترد بین فلزی در فصل مشترک اتصال و رشد چشمگیر آنها و همچنین تشکیل مناطق پیوسته متشکل از این ترکیبات، ما شاهد افت در استحکام برشی فصل مشترک اتصال خواهیم بود. نتایج بررسی الگوههای پراشی پرتو ایکس از روی سطوح شکست زائده تیتانیمی مربوط به نمونههای آزمایش برش نیز حاکی از تشکیل ترکیبات ترد بین فلزی Fe2Ti، Cr2Ti، Fe2Ti4Oدر فصل مشترک اتصال با افزایش نسبت بار انفجاری و فاصله توقف میباشد. این امر بعلت افزایش پدیده تشکیل و رشد مراکز انجمادی در فصل مشترک با افزایش انرژی سینتیکی جوشکاری و تبدیل هرچه بیشتر انرژی ضربه به حرارت در فصل مشترک اتصال میباشد. عملیات حرارتی نمونههای جوشکاری شده با نسبت بار انفجاری 1، 9/1، 9/2 در دمای 650، 750، 850، 950 درجه سانتیگراد تحت گاز آرگون به مدت 1 ساعت، سبب تشکیل لایههای متشکل از ترکیبات ترد بین فلزی نظیرFe2Ti ،FeTi ، ?، -Ti? و... در عرض فصل مشترک اتصال میشود. علاوه بر این حضور حفرات کرکندال در مجاورت فصل مشترک اتصال در سمت تیتانیم با افزایش دمای فرایند نیز مشاهده شده است که حضور آنها در فصل مشترک اتصال به اختلاف در ضرایب نفوذی عناصر تشکیل دهنده در فازهای موجود نسبت داده شده است. با افزایش دمای عملیات حرارتی ضخامت لایههای ترد نفوذی در عرض اتصال، در اثر تشدید پدیده نفوذ، افزایش یافته که این امر منجر به افت شدید استحکام اتصالات تا زیر حد استاندارد تحت آزمایش برش شده است. بررسیهای شکست نگاری انجام گرفته برروی زائده تیتانیمی نمونههای حاصل از آزمایش برش نشاندهنده شکست ترد از نوع کلیواژ بهمراه حفرات کرکندال در سطح شکست میباشد.
- Abstract
- The purpose of this study is to produce composite plates through explosive welding process. This is process in which the controlled energy of explosives is used to create a metallic bond between two similar or dissimilar materials. The welding conditions were tailored through parallel geometry route with different explosive loads to produce both wavy and straight interfaces and subsequently, a two-pronged study was adopted to establish the condition for successful solid state welding: (a) analytical calculation for determination of weldability domain or welding window; (b) characterization of explosive welding experiments carried out under different conditions, 0.5-3.5 explosive ratio and 2, 4 mm standoff distance . The analytical calculations are in good agreement with experimental results. The study was also conducted to investigate the interface microstructures by using optical (OM) and scanning electron microscopy (SEM). OM studies show that a transition from smooth bonding interface to a wavy one occurs with increase in explosive load. SEM studies show the formation of intermetallic layer in interface during process. X-ray diffraction patterns obtained from Ti-side of fractured surfaces in lug-shear tests show the formation of different phases in interface caused by penetration of constituent elements in interface with increase in impact energy and explosive load. Lug-shear tests show increase in shear strength of bonding upto explosive ratio 1.9 for both standoff distances then decrease in strengthes were observed the microstructure formed at interface of the explosively welded Titanium-CP2/AISI 304 SS composites which were welded with explosive ratio 1.0, 1.9, 2.9 and 2 mm respectively subjected to heat treatment at 650-950°C under argon atmosphere for 1hr, was investigated by using optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) that revealed the presence of reaction layers in diffusion zone. The composition of these reaction products was determined by energy dispersive spectroscopy (EDS). Furthermore the composition-penetration plots for Ti, Fe, Cr and Ni across the interface are obtained from EDS microanalysis. Concentration discontinuities in profile indicating that formation of intermetallics in the diffusion zone that also were detected by X-ray diffraction (XRD), on fractured surfaces. The results show that heating in these temperatures can cause to form different intermetallic phases at the interface of joints and width of interfacial layer increases with rising in temperature.
