اتصال نوردي تيتانيم به فولاد با استفاده از لايه مياني نيكل

Roll Bonding of Titanium Clad Steel Using Nickel Interlayer

روكش تيتانيم روي فولاد منجر به ايجاد خواصي همچون مقاومت به خوردگي بالا مي‌شود كه باعث كاربرد وسيع اين كامپوزيت فلزي در صنايعي از جمله صنايع اتمي، شيميايي، هوافضا و هم‌چنين، مصارف بيومواد شده است. يكي از روش‌هاي اتصال در حالت جامد جهت اعمال چنين روكشي استفاده از روش اتصال نوردي مي‌باشد. در اين مقاله كيفيت روكش نوردي تيتانيم روي فولاد ساده كربني از لحاظ خواص متالورژيكي، مكانيكي و هم‌چنين، تاثير استفاده از لايه مياني نيكل به عنوان مانع نفوذي بر خواص متالورژيكي اتصال مورد بررسي قرار گرفته است. فصل مشترك روكش و پايه با استفاده از ميكروسكوپ نوري و الكتروني روبشي مورد بررسي قرار گرفت و فازهاي تشكيل شده به وسيله آناليز تفرق اشعه ايكس شناسايي گرديد. نتايج نشان مي‌دهد كه هيچ‌گونه لايه واكنشي در فصل مشترك فولاد با نيكل تشكيل نخواهد شد، اما در فصل مشترك تيتانيم با نيكل چندين لايه نفوذي شامل TiNi3, TiNi, Ti2Ni مشاهده مي‌شود كه افزايش دماي اتصال موجب افزايش ضخامت تركيبات بين فلزي و افزايش سختي در فواصل نزديك به فصل مشترك روكش تيتانيمي به فلز پايه مي‌گردد.

Cladding of steel with titanium alloys to improve corrosion behavior and to reduce production costs, is used widely in aerospace, chemical, nuclear and biomaterials industries. Roll bonding is one of the solid state processes to produce this combination. In this research the high quality bonding of hot roll bonding of titanium on steel substrate was investigated in terms of physical and mechanical properties, and the effect of nickel interlayer to prevent interdiffusion was evaluated. The microstructure at interface was observed by an optical and scanning electron microscope and the presence of intermetallic phases in the reaction zone was examined by X-ray diffraction on surfaces of the joints. The experimental results showed that the no reaction layer will be formed at the interface of steel with nickel but The interface between titanium alloy and nickel consists of the several diffusion layers include the intermetallic compounds of TiNi3, TiNi, Ti2Ni and their mixture so that the total thickness of intermetallic layers at the interface between titanium and nickel and the hardness of roll bonded joints increases with the bonding temperature.