بررسي ريزساختار و خواص مكانيكي آلياژ تيتانيوم Ti-3Al-2.5V تحت فرايند جوش‌كاري ميكروپلاسما

An investigation into the microstructure and mechanical properties of Ti-3Al -2.5V under micro-plasma arc welding

در اين مقاله، فرايند جوش‌كاري ميكروپلاسما بر روي ورق نازك از آلياژ تيتانيوم Ti-3Al-2.5V گزارش شده است. نمونه هاي تجربي با جريان، ولتاژ، سرعت جوش‌كاري و گذر نرخ حجمي گاز محافظ كنترل شده تحت جوش‌كاري قرار گرفتند. خواص مكانيكي و ريزساختار نمونه هاي جوش‌كاري شده مورد بررسي قرار گرفت تا پارامترهاي مناسب جوش‌كاري مشخص شود. آزمايش هاي مكانيكي شامل آزمون كشش، خمش و ميكروسختي سنجي نشان داد كه در صورت تنظيم صحيح پارامترهاي جوش‌كاري، استحكام كشش نمونه هاي جوش‌كاري شده به فلز اصلي بسيار نزديك است در حالي كه سختي فلز جوش از فلز اصلي و منطقه تحت تاثير گرما (HAZ) بيشتر مي باشد. آزمايش-هاي شكست نگاري، طيف سنجي پراش اشعه X و متالوگرافي براي مطالعه سطح شكست و تغييرات ريز ساختار مورد استفاده قرار گرفتند. اين آزمايش ها نشان دادند كه به طور كلي شكست نمونه ها از نوع شكست نرم بوده و تغيير فاز مارتنزيتي از فاز در درجه حرارت بالا به فاز سوزني شكل در منطقه جوش و HAZ اتفاق مي افتد.

In this paper, the process of joining Ti-3Al-2.5V titanium alloy thin sheets by means of micro-plasma arc welding (MPAW) is reported. The specimens were welded under controlled welding parameters, such as voltage, current, travel speed and shielding gas flow rate. An appropriate set of parameters for MPAW process was examined by mechanical properties tests and microstructure characterization. Mechanical tests including tensile test, bending test and micro-hardness evaluation across the weld line generally show that if suitable welding parameters are used, the tensile strength of the welded specimen is well comparable with that of the base metal, while its hardness increased at the fusion zone (FZ). Fractography, X-ray diffraction and metallograpghy were also performed to study the microstructure evolution. SEM images of the fracture surface presented characteristics of ductile rupture. Studies on microstructure morphology of the specimens at the FZ and HAZ reveal occurrence of phase transformation from high temperature phase to acicular phase.