تاثیر دما و زمان اتصال بر ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال TLP سوپرآلیاژ IN-738LC ایجاد شده توسط فویل آمورف MBF-15

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی مواد، پژوهشکده توسعه تکنولوژی، جهاد دانشگاهی صنعتی شریف، تهران، ایران

2 دانشیار مهندسی مواد، پژوهشکده توسعه تکنولوژی، جهاد دانشگاهی صنعتی شریف، تهران، ایران

چکیده

در این پژوهش اتصال سوپرآلیاژ IN-738LC به روش فاز مایع گذرا با استفاده از فویل آمورف MBF-15 تولید شده به روش ریخته ریسی نوارهای عریض مورد بررسی قرار گرفت. فرایند اتصال در دماهای °C 1170-1130 و زمان­های 60-5 دقیقه تحت اتمسفر خلاء انجام شد. نتایج بررسی­های ریزساختاری نشان داد که فازهای یوتکتیک تشکیل شده در ناحیه انجماد غیر همدما (ASZ)، ذرات بورایدی غنی از نیکل و کروم و سیلیسید نیکل می­باشند و رسوبات ریز سیلیسید نیکل در اثر تحول حالت جامد در حین سرد شدن در زمینه محلول جامد γ رسوب می­کنند. رسوبات بورایدی و کربو بورایدی غنی از کروم با مورفولوژی سوزنی و بلوکی شکل در ناحیه متاثر از نفوذ (DAZ) مشاهده گردید. میزان فازهای یوتکتیک و ترکیبات تشکیل شده در ناحیه مرکزی اتصال با افزایش زمان اتصال کاهش پیدا می­کند. با انجام اتصال در دمای °C 1130 به مدت 30 دقیقه فرآیند انجماد همدما کامل شد اما برخلاف انتظار با افزایش دما به °C 1170، سرعت مرحله انجماد همدما کاهش پیدا کرد. با کامل شدن انجماد همدما و حذف ترکیبات بین فلزی ترد در ناحیه مرکزی اتصال، استحکام برشی افزایش پیدا کرد. تصاویر SEM سطح شکست برشی نمونه­ها با انجماد همدمای کامل نشانگر شکست نرم و نمونه­های دارای ناحیه انجماد غیر همدما نشانگر شکست ترد بود. 

کلیدواژه‌ها


[1] Paulonis D., Duvall D., and Owczarski, W., US Patent No. 3678570, 1971.
[2] Cheng J. M., Transient Liquid Phase Bonding in the Nickel Base Superalloy CM 247LC, M. Sc. Thesis, The University of British Columbia, 2005.
[3] Cook G. O., and Sorensen C. D., Overview of Transient Liquid Phase and Partial Transient Liquid Phase Bonding, J. Mater. Sci., Vol. 46, pp. 5305–5323, 2011.
[4] Reed R. C., The Superalloys: Fundamentals and Applications, Cambridge University Press, 2006.
[5] Thakur, A., Microstructural Responses of a Nickel Base Cast IN-738 Superalloy to a Variety of Pre-Weld Heat-Treatments, M. Sc. Thesis, Department of Mechanical and Industrial Engineering, Winnipeg, Manitoba, 1997.
[6] Kou S., Welding Metallurgy, John Wiley & Sons, Inc., New York, 2003.
[7] Mosallaee M., Ekrami A., Ohsasa K., and Matsuura K., Microstructural Evolution in the Transient-Liquid-Phase Bonding Area of IN-738LC/BNi-3/IN-738LC, Metal. Mater. Trans. A, vol. 39A, pp.2389-2402, 2008.
[8] Rabinkin A., Brazing with (NiCoCr)–B–Si Amorphous Brazing Filler Metals: Alloys, Processing, Joint Structure, Properties, Applications, Sci. Technol. Weld. Joi., Vol. 9, pp. 181-199, 2004.
[9] Pouranvari M., Ekrami A., and Kokabi A.H., TLP bonding of cast IN718 nickel based superalloy: Process–microstructure–strength characteristics”, Mater. Sci. Eng. A, Vol. 568, pp. 76–82, 2013.
[10] Pouranvari M., Ekrami A., and Kokabi A.H., Microstructure–properties relationship of TLP-bonded GTD-111 nickel-base superalloy, Mater. Sci. Eng. A, vol. 490, pp. 229–234, 2008.
[11] Rabinkin A., Wenski E., and Ribaudo A., Brazing Stainless Steel Using a New MBF-Series of Ni-Cr-B-Si Amorphous Brazing Foils, Weld. J., Vol. 77, pp. 66-75, 1998.
[12] Luozzo N.D., Boudard M., Doisneau B., Fontana M., and Arcondo B., Microstructural and Mechanical Characterizations of Steel Tubes Joined by Transient Liquid Phase Bonding using an Amorphous Fe-B-Si interlayer, J. Alloy Compd., vol. 615, pp. S18-S22, 2014.
[13] Sheng N., Liu J., Jin T., Sun X., and Hu Zh., Precipitation Behavior in the Diffusion Affected Zone of TLP Bonded Single Crystal Superalloy Joint, J. Mater. Sci. Technol., Vol. 31, pp. 129-134, 2015.
[14] Idowu O. A., Richards N. L., and Chaturvedi M. C., Effect of Bonding Temperature on Isothermal Solidification Rate during Transient Liquid Phase Bonding of Inconel 738LC Superalloy, Mater. Sci. Eng. A, Vol. 397, pp. 98–112, 2005.
[15] Wikstrom N.P., Ojo O.A., and Chaturvedi M.C., Influence of Process Parameters on Microstructure of Transient Liquid Phase Bonded Inconel 738LC Superalloy with Amdry DF-3 interlayer, Mater. Sci. Eng. A, Vol. 417, pp. 299- 306, 2006.
[16] ASM Handbook, Alloy Phase Diagrams, Vol. 3, ASM International, USA, 1992.
[17] Idowu O.A., Ojo O.A., and Chaturvedi M.C., “Microstructural Study of Transient Liquid Phase Bonded Cast INCONEL 738LC Superalloy, Metal. Mater. Trans. A, Vol. 37A, pp. 2787-2796, 2006.
[18] Pouranvari M., Ekrami A., and Kokabi A.H., Solidification and Solid State Phenomena during TLP Bonding of IN718 Superalloy using Ni–Si–B Ternary Filler Alloy, J. Alloy Compd., Vol. 563, pp. 143–149, 2013.
[19] Ramirez J., and Liu S., Diffusion Brazing in the Nickel-boron System, Weld J., Vol. 71, pp. 365s–75s, 1992.
[20] Zhou, Y., Gale, W., and North, Th., Modelling of Transient Liquid Phase Bonding, Int. Mater. Rev., Vol. 40, pp. 181–96, 1995.