بررسي اتصال تركيب بين فلزي Ni3Al با استفاده از روش فاز مايع گذرا و لايه مياني مس

Investigating the Joining of Ni3Al Intermetallic Compound, using Transient Liquid Phase (TLP) Method with Cu Interlayer

در اين پژوهش، اتصال تركيب بين فلزي Ni3Al با استفاده از فرايند فاز مايع گذرا و لايه مياني مس خالص مورد بررسي قرار گرفت. فرايند اتصال دهي در يك كوره خلا، در دماي 1050 درجه سانتي گراد به ازاي زمان هاي مختلف 30، 60، 90 و120 دقيقه انجام شد. اثر تغييرات زمان بر ريزساختار و خواص مكانيكي منطقه اتصال بررسي شد. نتايج آزمون پراش انرژي اتصالات، تشكيل مناطق انجماد همدما، انجماد غيرهمدما و متاثر از نفوذ در زمان هاي مختلف را تاييد كرد. پس از 90 دقيقه، فازهاي يوتكتيك ترد و شكننده همچنان در خط اتصال وجود داشت. حال آنكه با افزايش زمان فرايند تا 120 دقيقه، يك محلول جامد غني از مس در خط اتصال تشكيل شد. بيشترين سختي در منطقه متاثر از نفوذ و به واسطه تشكيل تركيبات تردتر، حاصل شد. با افزايش زمان فرايند تا 90 دقيقه، سختي در خط مركزي اتصال افزايش يافت. پس از 120 دقيقه، سختي در خط مركزي اتصال تا حدود 224 ويكرز كاهش يافت. بيشترين استحكام برشي در حدود 60 مگاپاسكال در زمان فرايند 30 دقيقه و به واسطه تشكيل زمينه غني از نيكل در محل اتصال به دست آمد. با افزايش زمان تا 90 دقيقه، ميزان استحكام برشي تا حدود 34 مگاپاسكال كاهش يافت. پس از 120 دقيقه و به دليل تشكيل محلول جامد غني از مس و نيز از بين رفتن تركيبات يوتكتيك، استحكام برشي مجددا تا حدود 44 مگاپاسكال افزايش يافت. ارزيابي سطوح شكست نشان داد كه تا زمان 90 دقيقه، شكست بيشتر از نوع ترد بوده حال آنكه با افزايش زمان تا 120 دقيقه شكست به صورت نرم اتفاق افتاده است.

In this study, joining of Ni3Al intermetallic compounds using the transient liquid phase (TLP) process with Cu interlayer was investigated. The binding process was carried out in a vacuum furnace at a temperature of 1050 °C for different times of 30, 60, 90 and 120 minutes. The effect of time variation on microstructure and mechanical properties of the joint zone was investigated. The EDS analysis results of the joints proved formation of the athermally solidified zone (ASZ), isothermally solidified zone (ISZ) and diffusion affected zone (DAZ) at different times. After 90 minutes, brittle eutectic phases still exist in the joint line. However, by increasing the process time to 120 minutes, a copper-rich solid solution was formed in the joint line. Maximum hardness was attained in DAZ region and due to formation of more brittle compounds. By increasing the process time to 90 min, the hardness in the joint center-line increased. After 120 min, the hardness in the joint center-line decreased to about 224 HV. Maximum shear strength was achieved to be about 60 MPa at a process time of 30 minutes and due to formation of Ni-rich matrix at the joint. With increasing time to 90 min, the shear strength decreased to about 34 MPa. After 120 minutes and due to formation of copper-rich solid solution as well as disappearance of eutectic compounds, shear strength again increased to about 44 MPa. Investigation of fracture surfaces showed that until 90 minutes, fracture mode was mainly brittle whereas by increasing time to 120 minutes, a more ductile fracture occurred.