بررسی شرایط بهینه لحیم کاری غیرهمجنس تیتانیوم خالص تجاری به فولاد زنگ نزن 304 کم کربن با استفاده از پرکننده پایه نقره BAg-8

نوع مقاله : علمی و پژوهشی

نویسندگان

• پژمان صارمی ¹
• مسعود کثیری ²

¹ دانشگاه آزاد اسلامی نجف آباد

² دانشگاه آزاد نجف آباد

10.22067/ma.v28i1.33734

چکیده

با توجه به ویژگی های منحصربفرد تیتانیوم نظیرخواص مکانیکی و مقاومت به خوردگی عالی و کاربرد روزافزون آن در صنایع مختلف، امروزه اتصال این دسته از آلیاژها به دیگر مواد و بخصوص فولادها بسیار مورد توجه قرار گرفته است. طبق دیاگرام فازی دوتایی Fe-Ti، این دو عنصر در یکدیگر حلالیت کامل ندارند؛ از این رو اتصال این دو آلیاژ با روش های جوشکاری ذوبی بسیار مشکل می باشد. لحیم کاری سخت یکی از بهترین روش ها برای اتصال آلیاژهای غیرمشابه می باشد. در این تحقیق خواص متالورژیکی و مکانیکی لحیم کاری سخت اتصال لب روی لب فولاد به تیتانیوم توسط فلزات پرکننده ی تجاری BAg-8 در محدوده ی زمانی و دمایی مختلف بررسی شد. بررسی ریزساختار فصل مشترک مشخص می کند شکل گیری لایه های شیمیایی نزدیک به قسمت تیتانیوم رخ می دهد در حالیکه در سمت فولاد هیچ لایه شیمیایی با آلیاژ لحیم کاری نقره وجود ندارد. ساختار درشت دانه در مرز فولاد با آلیاژ لحیم کاری نقره شکل می گیرد. این ساختار حاصل از رشد نفوذی همراه با تبلور مجدد زیر لایه فولاد در دمای بالاست. همچنین بررسی های انجام شده توسط میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی و انجام آزمایش مکانیکی برش نشان می دهد که با افزایش دما و همچنین زمان لحیم کاری، به دلیل افزایش ضخامت لایه میانی، استحکام برشی میانگین کاهش می یابد.

کلیدواژه‌ها

• تیتانیوم خالص تجاری
• فولاد زنگ نزن 304 کم کربن
• لحیم کاری سخت
• ریزساختار
• خواص مکانیکی

---

عنوان مقاله [English]

Optimum Brazing Conditions for Joining Commercially Pure Titanium to 304L Stainless Steel using BAg-8 Silver Filler Metal

نویسندگان [English]

• pezhman saremi ¹
• masoud kasiri ²

¹ Materials engineering faculty, Islamic Azad University of Najafabad, Iran

² Materials engineering faculty, Islamic Azad University of Najafabad, Iran

چکیده [English]

Joining of titanium alloys to other materials especially steels has attracted much attention in recent years due to the exceptional properties of titanium such as excellent corrosion resistance and mechanical properties and its increasing application in various industries. According to the Fe-Ti binary phase diagram, these two elements do not have complete solubility. This leads to difficulties during fusion welding of these two alloy. One of the best methods for joining dissimilar alloys is brazing. In this research, the metallurgical and mechanical properties of brazing lap joints of steel to commercially pure titanium using a commercial filler metal (BAg-8) made under different time and temperature conditions were investigated. The study of the microstructure interface shows the formation of a chemical layer close to the titanium side of the joint, while no chemical compounds were created on the steel side. A coarse structure is formed at the interface between the steel and silver solder alloy. The observed coarse grain structure is related to the grain growth along with recrystallization in the steel substrate at high temperatures. Analysis of the joints was carried out by optical microscopy, scanning electron microscopy, X-ray diffraction and hardness measurements. The results show that with increasing temperature, as well as brazing time, the average shear strength decreases due to the increased thickness of the intermediate layer.

کلیدواژه‌ها [English]

• Commercially Pure Titanium
• Stainless Steel 304L
• Brazing, Microstructure
• Mechanical properties

مراجع

1. He P., Feng J.C., Xu W., "Interfacial microstructure of induction brazed joints of TiAl-based intermetallics to steel 35CrMo with AgCuNiLi filler", Materials Science and Engineering A, Vol. 408, pp. 195–201, (2005).

2. Ghosh M., Chatterjee S., Mishra B., "The effect of intermetallics on the strength properties of diffusion bonds formed between Ti–5.5Al–2.4V and 304 stainless steel", Materials Science and Engineering A, Vol. 363, pp. 268–274, (2003).

3. Chan H.Y., Liaw D.W., Shiue R.K., "The microstructural observation of brazing Ti–6Al–4V and TZM using the BAg-8 braze alloy", International Journal of Refractory Metals & Hard Materials, Vol. 22, pp. 27–33, (2004).

4. Elrefaey A., Tillmann W., "Microstructure and mechanical properties of brazed titanium/steel joints", Journal of Material Science, Vol. 42, pp. 9553–9558, (2007).

5. Lee W.B., Lee C.Y., Chang W.S., Mo Yeon Y.," Microstructural investigation of friction stir welded pure titanium", Materials Letters, Vol. 59, pp. 3315-3318, (2005).

6. Laik A., Shirzadi A.A., Tewari R., Kumar A., Jayakumar T., Dey G.K., "Microstructure and Interfacial Reactions During Active Metal Brazing of Stainless Steel to Titanium", The Minerals, Metals & Materials Society and ASM International, (2013).

7. Yue X., He P., Feng J.C., Zhang J.H., Zhu F.Q., "Microstructure and interfacial reactions of vacuum brazing titanium alloy to stainless steel using an AgCuTi filler metal", Journal of Materials Characterization, pp. 1721–1727, (2008).

8. Elrefaey A., Tillmann W., "Brazing of titanium to steel with different filler metals: analysis and comparison", Journal of Materials Science, pp. 4332-4338, (2010).

9. Petzow G., Effenberg G., "Comprehensive compendium of evaluated constitutional data and phase diagrams", Weinheim, Germany, pp. 14-17, (1998).

10. Phillips V.A., "A metallographic study of precipitation in a Ni-12.7 at.% Al alloy" Acta Metallurgica, Vol. 14, No. 11, pp. 1533-1547, (1966).

11. Elrefaey A., Tillmann W., "Brazing temperature determines the microstructure and mechanical behavior of steel/titanium brazed joints", IBSC, Orlando, FL, pp. 2-5, (2009).

12. Baker H., "ASM handbook alloy phase diagrams", ASM International, Materials Park, OH, pp. 119-123, (1992).

13. Shiue R.K., Wu S.K., Li I.H.,"Infrared brazing of Fe3Al intermetallic compound using gold-based braze alloy", Gold Bull, pp. 49-56, (2011).

14. He P., Feng J.C., Xu W., "Microstructure and kinetics of induction brazing TiAl-based intermetallics to steel 35CrMo using AgCuTi filler metal", Materials Science and Engineering A, Vol. 418, pp. 53-60, (2006).

15. Murakami T., Nakata K., Tong H., Ushio M.,"Dissimilar Metal Joining of Aluminum to Steel by MIG Arc Brazing Using Flux Cored Wire", ISIJ International, Vol. 43, No. 10, pp. 1596-1602, (2003).

16. Shiue R.K., Wu S.K., Shiue J.Y., "Infrared brazing of Ti–6Al–4V and 17-4 PH stainless steel with (Ni)/Cr barrier layer(s) ", Materials Science & Engineering A, Vol. 488, No. 1, pp. 186-194, (2008).

17. Shin C.K., Huh J.Y.," Effect of Cu-containing Solders on the Critical IMC Thickness for the Shear Strength of BGA Solder Joints", Third proceeding of EPTC, pp. 406–411, (2000).