تاثیر عملیات همگن سازی بر بهبود ریزساختار ناحیه اتصال نامتجانس TLP برای سیستم FSX-414/MBF-80/IN-738

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد مهندسی مواد، دانشکده فنی و مهندسی ، دانشگاه رازی کرمانشاه

2 استادیار گروه مهندسی مواد دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه رازی کرمانشاه

3 استادیار گروه مهندسی مواد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه رازی کرمانشاه

چکیده

در این پژوهش، فرآیند اتصال فاز مایع گذرا (TLP) در اتصال نامتجانس سوپر آلیاژ پایه نیکلIN-738 به سوپر آلیاژ پایه کبالت FSX-414 با استفاده از لایه واسط پایه نیکل MBF-80 با ضخامت μm50 بکار گرفته شده است. اتصال دهی در دمای بهینه  ℃1150 و مدت زمان 5 دقیقه در کوره تحت خلا صورت گرفت. در ادامه، عملیات همگن سازی، به منظور بهبود ریزساختار و خواص مکانیکی ناحیه اتصالTLP،در دماهای  1175،  1200 و ℃1225 و به مدت 1، 3 و 6 ساعت در مورد نمونه های اتصال داده شده صورت گرفت. به منظور بررسی ریزساختار از میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی (SEM) و جهت بررسی آنالیز فازی در منطقه اتصال از SEM/WDS استفاده گردید. نتایج بررسی ریز ساختاری نشان داد که با همگن سازی در دمای ℃ 1175 به مدت 6 ساعت ترکیبات بین فلزی در منطقه متاثر از نفوذ (DAZ) همچنان وجود داشته در حالیکه همگن سازی در دمای ℃1200 به مدت 1 ساعت موجب کاهش چشمگیر آن شده است. همگن سازی در دمای ℃1225 به مدت 1 ساعت موجب تشکیل مرزدانه های جدید در ناحیه اتصال و تشکیل ساختار یوتکتیکی ثانویه و رشد رسوبات در زمینه و منطقه اتصال گردیده است. پروفیل غلظت عناصر آلیاژی در عرض اتصال نشان داد که در فرایند همگن سازی، رسوب و رشد فاز در زمینه و نیز نفوذ عناصر آلیاژی کنترل کننده فرایند بوده است. کاهش قابل توجه شیب غلظت عناصر آلیاژی در دمای 1225 به نفوذ سریع از طریق مرزدانه های جدید در منطقه اتصال نسبت داده شد. مناسب ترین مشخصات ریزساختاری در شرایط همگن سازی h1/oC1225 مشاهده گردید. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of homogenization treatment on microstructural evolution of dissimilar TLP joints for FSX-414/MBF-80/IN-738 system

نویسندگان [English]

  • Abbas Jahanbakhsh 1
  • Bijan Abbasi Khazaei 2
  • Reza Bakhtiari 3
چکیده [English]

In this research, TLP bonding was used for dissimilar joints of IN-738/FSX-414 system using MBF-80 interlayer with the thickness of 50µm. TLP bonding was carried out at optimum condition (1150oC/5min) in a vaccuum furnace. Then, in order to refine the microstructure and increase the mechanical properties of the joints, homogenization treatment was carried out at 1175, 1200 and 1225oC for 1, 3 and 6 h. Optical microscope and scanning electron microscope (SEM) were used for microstructural studies and phase analysis was done using SEM/WDS analysis. Microstructural studies showed that homogenization at 1175oC/6h had no effect on removing the diffusion affected zone (DAZ) phases, but considerable reduction of these phases has occurred at 1200oC/1h. Homogenization at 1225oC for 1h caused formation of grain boundaries and secondary eutectic phases at the joint as well as coarsening of precipitates at the joint and base metal. Profile of alloying elements concentration across the joint showed that precipitation and coarsening of  at the base metal and diffusion of alloying elements were the controlling factors of homogenization. Considerable reduction in the slope of alloying elements concentration profile at 1200oC was due to the rapid diffusion through the grain boundaries of the joint. Therefore, the optimum microstructural features were seen at 1225oC/1h homogenization condition. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Transient liquid phase (TLP) bonding
  • Homogenization
  • Dissimilar joint
  • FSX-414 superalloy
  • IN-738 superalloy

1-      Bakhtiari, R., Ekrami, A. (2012). Transient liquid phase bonding of FSX-414 superalloy at the standard heat treatment condition. Materials Characterization A, 66, 38-45.

2-      Bakhtiari, R., Ekrami, A. (2012). The effect of gap size on the microstructure and mechanical properties  of the transient liquid phase bonded FSX-414 superalloy. Materials and Design, 4, 130-137.

3-      Bakhtiari, R., Ekrami, A., Khan, T.I. (2012). The effect of TLP bonding temperature on microstructural and mechanical property of joints made using FSX-414 superalloy. Materials Science and Engineering: A, 456, 291-300.

4-      Ghoneim, A., Ojo, O. A. (2011). Microstructure and mechanical response of transient liquid phase joint in Haynes 282 superalloy. Material characterization, 62, 1–7.

5-      Jalilvand, V., Omidvar, H., Shakeri, H. R., Rahimipour, M. R. (2013). Microstructural evolution during transient liquid phase bonding of Inconel 738LC using AMS 4777 filler alloy. Material characterization, 75, 20–28.

6-      Jalilvand, V., Omidvar, H., Shakeri, H. R., Rahimipour, M. R. (2013). Influence of bonding variables on transient liquid phase bonding behavior of nickel based superalloy IN-738LC, Materials and Design, 52, 36–46.

7-      Pouranvari, M., Ekrami, A., Kokabi, A. H. (2008). Microstructure–properties relationship of TLP-bonded GTD-111 nickel-base superalloy. Materials Science and Engineering:A, 490, 229–234.

8-      Pouranvari,. M., Ekrami, A., Kokabi ,A. H. (2008). Microstructure development during transient liquid phase bonding of GTD-111 nickel-based superalloy. Journal of Alloys and Compounds, 461, 641–647.

9-      Pouranvari, M., Ekrami, A., Kokabi, A. H. (2009). Effect of bonding temperature on microstructure development during TLP bonding of a nickel base superalloy. Journal of Alloys and Compounds, 469, 270–275.

10-  Steven, R. A., Flewitt, P. E. J. (1978). Microstructural changes which occur during isochronal heat treatment of the nickel-base superalloy IN-738. Journal of Material Science, 13.2, 367-376.