بررسی استحکام برشی و ریزساختار اتصال نامتجانس فولاد زنگ‌نزن به سرامیک زیرکونیا با پر کننده فاقد عناصر فعال

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران.

چکیده

در این پژوهش اتصال سرامیک زیرکونیا به S.S310S با استفاده از فرایند لحیم‌کاری‌سخت کوره‌‌ای تحت اتمسفر گاز آرگون صورت گرفت. آلیاژ پر‌کننده استفاده شده در این فرایند، پایه نقره بوده که فاقد عناصر فعال در ترکیب شیمیایی خود است. باتوجه به این موضوع که برخلاف S.S310S، سرامیک‌های ‌اکسیدی از ترشوندگی کمی در برابر پرکننده‌های آلیاژی برخوردارند، لذا جهت فعال نمودن سطح زیرکونیا از پوشش خالص Ti استفاده شد. ضخامت بهینه لایه پوششی nm200 تعیین شد. هدف از پوشش‌دهی کاهش مسیر نفوذ عنصر Ti در سطح نمونه سرامیکی و ایجاد لایه واکنشی TiO2 در آن منطقه می‌باشد. نمونه‌ها از طریق فرایند لحیم‌کاری‌سخت به مدت یک ساعت در دو دمای 1000 و ℃ 1100 اتصال یافتند. نمونه‌های اتصال‌دهی‌شده با فرایند لحیم‌کاری‌سخت در دو دمای 1000 و ℃ 1100 با زمان نگه‌داری یک ساعت صورت گرفتند. نتایج بدست آمده از آزمون برشی نمونه‌های لحیم‌کاری‌ شده استحکام بالای نمونه‌های با دمای ℃1000 به مقدار متوسط MPa117را نشان داد که در مقایسه با نمونه‌های لحیم‌کاری شده در دمای ℃‌1100‌(MPa 96) افزایش MPa 21‌را داشتند. برای آنالیز ریزساختاری و متالوگرافی به ترتیب از SEM و میکروسکوپ نوری استفاده شد. نتایج آنالیز عنصری و خطی بدست آمده ازآن ناحیه نشان داد کاهش استحکام علارغم افزایش دما به دلیل نفوذ بیش از حد اجزای ماده‌لحیم و همچنین تشکیل لایه واکنشی غیریکنواخت (کمانی شکل) در سطح زیرکونیا می‌باشد. لایه‌های واکنشی تشکیل شده در این فرایند شامل: ترکیبات Cu57Zr4 و Tio2 (زیرکونیا) و ترکیبات FeAg و FeCrNi (S.S310S) و فاز AgCu در ناحیه لحیم می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation the shear strength and the microstructure of the dissimilar joint of S.S310S to zirconia ceramic using filler without active elements

نویسندگان [English]

  • Sepehr Pourmoradkaleybar
  • Hamid Khorsand
Faculty of Materials Science and Engineering, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

In this study, zirconia is joined to S.S310S using a brazing in a furnace under the argon atmosphere. The filler used in this process is a silver-based-alloy which has no active elements in its chemical composition. According to the fact that, unlike S.S310S, oxide ceramics have low wettability compared to alloy fillers, to activate the surface of zirconia with pure Ti-coating. The optimum thickness coating layer was determined to be 200nm. The purpose of surface coating is to reduce the penetration of the Ti-element on the surface of the ceramic sample and to create a TiO2 reaction layer in that area. The samples were joined by a brazing process for one hr. The results obtained from the shear test of brazed specimens showed high strength of specimens with a temperature of 1000˚C at an average of 117 MPa that compared to brazed samples at 1100˚C (96MPa), they had an increase of 21MPa. Then, for microstructural analysis and metallography of the joint area the SEM and OM, were performed. The results of elemental and linear analysis obtained from that area showed the reason for the decrease in strength with increasing temperature is due to excessive penetration of filler components then the formation of non-uniform reaction layer on the zirconia surface. The reaction layers formed in the process include Cu57Zr4 and TiO2(zirconia) and FeAg and FeCrNi (S.S310S) and AgCu phase in braze zone.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Brazing
  • Microstructure analysis
  • Shear strength test