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a . Arun Negemiya a . n . Shankar b . Guruprasad b·普拉卡什s Dineshkumar Areda拔都,Rajakumar, ”调查处理地图上的扩散连接工艺参数Ti-6Al-4 V / AISI304不同的关节”,材料科学与工程的发展, 卷。2021年, 文章的ID5601970, 9 页面, 2021年。 https://doi.org/10.1155/2021/5601970
调查处理地图上的扩散连接工艺参数Ti-6Al-4 V / AISI304不同的关节
答:阿伦Negemiya
,1
a . n . Shankar,2
b . Guruprasad,3
b·普拉卡什,4
美国Dineshkumar,5
Areda拔都,6
和
美国Rajakumar7
1机械工程系,斯里兰卡Shakthi工程技术研究所,哥印拜陀641 062,印度泰米尔纳德邦,
2HSE部门&土木工程,石油大学&能源研究乌乌,印度
3机械工程系,Alagappa Chettiar政府工程与技术学院,Karaikudi Tamilnadu、印度
4机械工程系,k Ramakrishnan工程学院Samayapuram Trichy、印度
5电气电子工程系,m . Kumarasamy工程学院Karur Tamilnadu、印度
6化学工程、生物和化学工程学院埃塞俄比亚亚的斯亚贝巴科技大学
7加入与材料研究中心(CEMAJOR),制造工程学系Annamalai大学Annamalai Nagar 608 002,印度泰米尔纳德邦,
文摘
扩散连接(DB)方法用于这个调查异种材料连接高温。的存在很难氧化钛表面涂料,以及易碎物品的安排债券地区,氧化金属夹层和外壳提供了最重要的挑战在过渡从AISI304 Ti-6Al-4V合金化。此外,努力推进了DB处理地图的操作连接Ti-6Al-4V AISI304合金来提高它们的性能。关节已经创建通过结合几个过程的因素,如焊接温度(T)、焊接压力(P),和保持时间(T)来创建不同的设计。基于研究结果,数据库处理地图创建。这组处理地图可用作一个粗略的指南,以选择适当的DB工艺参数之间产生良性的债券Ti-6Al-4V和AISI304合金。最大的搭接剪切强度(LSS)达到800°C, 15 MPa, 45分钟。
1。介绍
高温合金已成为更重要的是在航空应用中由于其高强度重量比和耐腐蚀,等(1- - - - - -3]。极端的速度造成危险的机器和表面温度高。在这种环境下,钛合金比铝合金或其他适当的轻量级的金属合金由于钛合金维护优良的质量和可靠性,同时适度高温的环境中操作。他们可能会结合各种不同类型的钢提供多功能的应用程序。很难达到一个健壮的焊接钢/钛双金属结构由于视角的局限性(4- - - - - -6]。
钛合金的物理性质的不同(Ti)和不锈钢(SS)可能产生明显的应力分布和显微结构的非线性两种金属的界面区。TIG(钨极惰性气体保护焊)未能满足航空联合需求由于微裂缝,应变时效开裂,和其他缺陷7]。此外,结构性变化发生在焊缝和热影响区(热影响区),导致减少机械特性,耐腐蚀,抗氧化8- - - - - -11]。数据库已被广泛接受为高温合金连接技术来创建复杂结构与减轻重量和制造成本相比完全安全的结构。DB是许多可用的加入方法之一(12- - - - - -15]。创建关节没有缺陷,焊接过程大大提高了在处理高温材料。
然而,只有少量的研究已经完成在这个特定领域,异种材料的连接高温。处理地图铝/镁合金由Fernandus et al .,,这些地图包括组件(t t)和压力组件(- t) [16- - - - - -19]。马亨德兰等人开发的数据库处理地图结合Mg-Cu和Mg-Al不同金属(20.,21]。DB处理地图的建设连接Ti-SS不同材料不确定在任何发表的文学作品。焊接工程师作为参考地图,本文描述了系统创建DB处理所涉及的地图(- t)和(t t)图的实际装配高温不同材料(Ti-6Al-4 V / AISI304)。
2。实验方法
DB的基本材料是标本AISI304和Ti-6Al-4V滚,这都是不锈钢(22,23]。板是5平方厘米和5毫米厚,厚度5毫米。表1和2提供的信息基本金属的化学形态和力学特性,分别。图1光学显微图显示生成的基本金属用电子显微镜。柱状颗粒的存在在整个发展路线如图1(一)。因为Ti-6Al-4V二进制段合金,包括图1(一)给出了一个晶粒α以粒间(浅色)阶段β(深色)24]。碳化物沉淀的屁股显微照片可以看到图1 (b)也(25]。
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(一)
(b)
DB是一种固态连接方法,在两个准备表面粘合在高压力和温度从50%到80%不等Tm (Tm是由评估基础材料的熔化温度最低)。因为压力通常是对收益质量的因素,没有宏观变形。当谈到DB,占用时间从几分钟到数小时不等。DB的材料已经生产,固定在一个死,并存储在一个数据库建立在竞争的开始。DB机的方案设计是显示在图2。
焊接过程利用高温DB机器。在准备DB,标本的粘结表面地面持平使用120 - 1000 #毅力SiC金刚砂(碳化硅)表,用丙酮洗净。DB是由许多组件,包括加热室、冷却系统、液压系统、真空泵。数据库创建的样本的照片如图所示3。当测量LSS(搭接剪切强度)的债券,这是能够确定债券的优势和稳健(26]。是决定把搭接剪切拉伸试验采取行动来确定接头的剪切强度。原因关节缺乏足够的常规LSS测试、非标准技术被设计来确定债券的LSS。
LSS试样的尺寸和图片,创建使用EDM电火花(电火花加工),如图所示4。提取显微组织分析标本用EDM电火花产生,然后抛光使用标准的技术,如带抛光,光盘抛光,抛光,之前被用于这项研究。表面是抛光镜面光泽使用粒度的碳化硅砂纸2500,这是通常的金相方法。是决定使用凯勒钛合金方面,试剂由85毫升的H2哦,10 mL高频,5毫升HNO3,304的屁股一边,由20毫升HNO3和60毫升盐酸。
3所示。结果与讨论
优质债券是实现通过仔细选择DB流程变量影响界面结构,化合物的形成,和形状。
三个数据库过程中最关键的工艺参数是时间,温度和压力。创建必要的尺寸的例子使用的基本材料AISI304和Ti-6Al-4V作为起点27- - - - - -29日]。后所有的徒劳尝试DB Ti / SS,缺点是识别和纠正通过提高焊接温度,增加了持有时间长达120分钟,清洗和综合治疗交配表面DB之前尽快。生产关节,35 DB创建过程实验,每个包含一个不同的组合过程参数(30.- - - - - -33]。
下面的结论是由试验结果见表3:(一)当钛和不锈钢合金的温度为700°C和它下面,没有发生亲密关系;这是由于缺乏足够的温度扩散发生(图5(一个))。(b)如果温度超过950°C,焊接压力下降几秒钟后由于不锈钢合金在高温变形(图5 (b))。(c)证明不是拿不到10 MPa压力时发生。这是基于这样的事实,只有那么多的联系主要通过分子可以平均扩散(图5 (c))。(d)当压力超过20 MPa,材料塑性变形,导致损失厚度和突出的外部限制(图5 (d))。(e)如果时间短于10分钟,没有持有自扩散发生没有足够的时间来考虑(图5 (e))。(f)发现不锈钢合金的变形发生极端的观点是如果开发的时间超过90分钟(图5 (f))。
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(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
在原点Pro软件的帮助下(2016年版),温度和pressure-time处理地图创建的数据表3试用焊接工程师,处理地图作为一种指南选择最优工艺参数数据库获取良好的债券。
3.1。发展中温度图
焊接温度范围从750到950°C,成键范围从10到20 MPa的压力,和持有期范围从10到90分钟,导致DB AISI304和ti - 64之间。通过绘图上的温度Y设在和时间的X设在,t t地图制作。持有时间和焊接温度是不同的,同时保持持续10 MPa的压力来确定准备(工作)的限制。研究试图尽可能多地了解15和20 MPa压力,分别,这项研究结果发表。他们是用来创建一个t t图3键合压力,焦点,如图所示6。评估中的DB工艺参数t t图经常导致优秀的控股AISI304和ti - 64之间,这是通过几个进一步测试后确认。使用t t图,可以得出以下推论。当压力增加,形成强大的连接所需的时间减少,不管所使用的焊接温度。形成巨大的债券在最极端最低温度,和他们保持不变,不管压力34]。
(一)
(b)
(c)
3.2。开发一个Pressure-Time图
- t图是由策划的压力Y设在和时间的X设在。持有时间和压力变化在750°C的恒定的温度来确定处理(工作)的限制。同时,发现尽可能多的研究都集中在800°C的温度,850°C,分别和900°C。每一个焦点被用来构建- t图的四个温度,如图所示7。这进一步证实了实施几个测试识别后的DB - t图中的工艺参数之间不断产生优秀的DB AISI304 / Ti-6Al-4V完成和授权。可以推断随行的猜测- t图。如果温度上升,实现债券大幅减少所需的时间增加,独立使用的焊接压力。当温度上升时,处理区域走向Y设在,地区变得更加凝聚和紧凑。在任何情况下,债券的温度不会影响形成压力。伟大的关系必须用最少的努力和获得最少的紧张。
(一)
(b)
(c)
(d)
3.3。界面区域特征
图8显示界面的光学显微镜图面积AISI304 / Ti-6Al-4V DB在不同波长。金属间化合物的混合物,由扩散层厚度(DLT)被用来创建DLT。金属间化合物的发展逐渐和一步一步债券不同的关节区温度提高。没有有害影响分子的结合展览专用金属间化合物的混合物;事实上,它可能有助于加强联合显示。然而,低温扩散、薄层厚度,创建更少的金属间化合物的混合物都是因素,导致在低温下接头质量差。在理想的情况下,足够的DLT和大量的混合生产,这有助于提高关节的整体质量。金属间化合物复合材料除了事实没有统一,形成一个完整的身体,他们不影响联合折叠和质量。可以肯定的是,在更大的温度和保温时间,金属颗粒之间的关系将发生,导致的DLT扩展到超过9微米。扩大层厚度会导致显著增加脆弱和内心的担忧,导致减少关节的柔软和质量的扩张。 In the context of matching shear quality outcomes and DLT, it is understood that both limited DLT (Figure8(一))和非常广泛的DLT(图8(f))负责剪切质量差的结果(关节6 - 34)。图8(e)表明DLT必须优化得到更大的剪切强度(联合16)。
4所示。结论
大约35岁,曾试图从AISI304 / Ti-6Al-4V制造不同的关节。基于这些结果,各种数据库的工艺参数对高温材料识别和使用的试验。处理地图- t图,和t t图创建使用这些方法设置。焊接工程师处理地图作为参考地图选择最适当的DB过程设置来实现高质量的债券。在这项研究中,我们发现,焊接温度的800°C,键15 MPa的压力,保持45分钟的时候导致抗剪强度最高,因为理想的发展厚DL在两种不同的合金的界面产生剪切强度升高。
数据可用性
使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。
信息披露
执行这项工作的一部分亚的斯亚贝巴科技大学的就业,埃塞俄比亚。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
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