تاثير پارامترهاي جوشكاري نفوذي بر ريزساختار و خواص مكانيكي اتصال غيرهمجنس فولاد زنگ نزن 17-4PH به آلياژ Ti6Al4V با استفاده از لايه واسط نيكل

The effect of diffusion welding parameters on the microstructural characteristics and mechanical properties of dissimilar joint between 17-4PH steel and Ti6Al4V alloy using nickel interlayer

جوشكاري نفوذي يك فرآيند جوشكاري حالت جامد مي‌باشد كه در آن سطوح تماس تحت فشار در دماهاي بالا با حداقل تغيير شكل ماكروسكوپي به هم متصل شوند. هدف از پژوهش حاضر بررسي تاثير پارامترهاي جوشكاري نفوذي بر ريز ساختار و خواص مكانيكي اتصال فولاد17-4PH و آلياژ Ti6Al4V با استفاده از لايه واسط نيكل خالص با ضخامت 150 ميكرومتر مي‌باشد. آزمايش ها در كوره خلاء در سه دماي 900 ،950 و 1050 درجه ‌سانتيگراد براي مدت زمان‌ 45 و 60 دقيقه و تحت فشار 5 مگاپاسكال انجام پذيرفت. نتايج نشان مي‌دهد كه در دماهاي 900 و 950 درجه‌سانتيگراد، تركيبات بين‌فلزي Ni3Ti، NiTi و NiTi2 در مرز مشترك نيكل-تيتانيوم تشكيل مي‌شوند در حالي كه با افزايش دما به 1050 درجه سانتيگراد، فازهايNiTi2+Fe2Ti، β-Ti و β-Ti+α-Ti در مرز اتصال تشكيل مي شوند. كمترين ميزان سختي (562 ويكرز) در دماي 900 درجه سانتيگراد و زمان 45 دقيقه و بيشترين ميزان سختي (700 ويكرز) در دماي 900 درجه سانتيگراد و زمان 60 دقيقه به دست مي آيد. با افزايش زمان جوشكاري نفوذي از 45 به 60 دقيقه در دو دماي ثابت 900 و 950 درجه سانتيگراد، استحكام برشي به ترتيب %4.8 درصد و %23.6 درصد افزايش مي‌يابد. همچنين با افزايش دماي جوشكاري نفوذي از 900 به 950 درجه سانتيگراد در زمان هاي ثابت 45 و 60 دقيقه، استحكام برشي به ترتيب %55.3 درصد و %31.7 درصد كاهش مي‌يابد. بهترين استحكام برشي اتصال در دماي 900 درجه سانتيگراد و زمان 60 دقيقه به ميزان 303 مگا پاسكال به دست آمد.

Diffusion welding is a solid-state welding process in which contacting surfaces to be joined under pressure at elevated temperatures with minimal macroscopic deformation. This study aimed to investigate the effect of diffusion welding parameters on the microstructural characteristics and mechanical properties of the dissimilar joint between 17-4PH steel and Ti6Al4V alloy using Ni interlayer with a thickness of 150 µm. The experiments were performed in a vacuum furnace at three temperatures of 900, 950 and 1050 °C for 45 and 60 min under the pressure of 5 MPa. The results indicate that at the temperatures of 900 and 950 °C, Ni3Ti, NiTi and NiTi2 intermetallic compounds are formed at the nickel-titanium interface, while with increasing the temperature to 1050 °C, NiTi2+Fe2Ti, β-Ti and β-Ti+α-Ti phases are formed at the interface. The minimum microhardness (562 HV) is achieved at the temperatures of 900 °C and time of 45 minutes and the maximum microhardness (700 HV) is obtained at the temperatures of 900 °C and time of 60 minutes. By increasing the time of diffusion welding from 45 to 60 minutes at two constant temperatures of 900 and 950 ° C, the shear strength increases %4.8 and %23.6, respectively. Also, by increasing the temperature of diffusion welding from 900 to 950 °C at fixed times of 45 and 60 minutes, the shear strength decreases %55.3 and %31.7, respectively. The best shear bond strength was 303 MPa, which was obtained at the temperature of 900 ° C and the time of 60 minutes.