Czasopismo | RUDY I METALE NIEŻELAZNE | Rocznik 2017 - zeszyt 7

WPŁYW DOCISKU NA MIKROSTRUKTURĘ I WŁASNOŚCI MECHANICZNE PO ŁĄCZE Ń WYKONY WANYCH POMI ĘDZY TYTANEM A STALĄ AUSTENITYCZNĄ ZA PO ŚREDNICTWEM ALUMINIUM

10.15199/67.2017.7.3

nr katalogowy: 108079
10.15199/67.2017.7.3

Streszczenie

Lutowanie dyfuzyjne zostało wykonane pomiędzy tytanem (Grade 2) a stalą austenityczną (X5CrNi18-10) z wykorzystaniem foli aluminiowej o grubości 120 μm. Lutowanie zostało przeprowadzone w temperaturze 600°C. Czas wytrzymania próbek w piecu wynosił 60 min pod dociskiem 2, 4, 6 oraz 8 MPa. Proces spajania przeprowadzono z zastosowaniem próżni. Wpływ docisku na mikrostrukturę połączenia został przebadany na mikroskopie optycznym oraz elektronowym mikroskopie skaningowym, wyposażonym w mikroanalizator rentgenowski (EDS). Lutowiny różniły się wyraźnie od siebie w zależności od zastosowanego docisku podczas procesu lutowania. Połączenie pomiędzy materiałami skutkuje formowaniem się faz międzymetalicznych na granicach łączonych materiałów. Aluminiowa przekładka skutecznie blokowała dyfuzję pomiędzy tytanem a stalą austenityczną, zapobiegając powstaniu faz między metalicznych z układu równowagi Fe-Ti. Na granicy stali austenitycznej z aluminium wydzieliły się warstwy faz FeAl3 oraz Fe2Al5. Struktura złącza od strony tytanu składała się z warstwy fazy międzymetalicznej TiAl2 oraz nieprzereagowanego aluminium. Badanie wykazało, że docisk jest ważnym czynnikiem do kontroli właściwości mechanicznych połączeń spajanych dyfuzyjnie. Najwyższą wytrzymałość na ścinanie (88 MPa) uzyskano dla próbek przygotowanych przy użyciu najwyższej wartości docisku

Abstract

In present investigation diffusion bonded joints between titanium (Grade 2) and stainless steel (X5CrNi18-10) using 120 μm thick aluminum foil as a filler metal were produced at 600⁰C for 60 minutes under: 2, 4, 6 and 8 MPa pressure in vacuum. The microstructure was investigated using light optical microscopy and scanning electron microscopy equipped with an energy dispersive X-ray system (EDS) to determine chemical composition of joint. Area of the brazed joints were different from each other depending on the pressure applied during the brazing process. Joining between dissimilar materials results in formation of intermetallic phases in the interface. The aluminum interlayer effectively blocked the diffusion of titanium to stainless steel side, thus prevented from formation of Fe-Ti intermetallic phases on the boundaries of joined materials. The FeAl3 and Fe2Al5 intermetallic layers were observed at the stainless steel-aluminum interfaces. At the aluminum-titanium interfaces TiAl2 intermetallic layer and unreacted aluminum were identified. The investigation shows that the pressure is important factor to control mechanical properties of diffusion bonded joints. The highest shear strength (88 MPa) was achieved for samples prepared using the highest pressure value.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Balasubramanian Manian. 2008. "Characterization of diffusion- -bonded titanium alloy and 304 stainless steel with Ag as an interlayer". International Journal of Advanced Manufacturing Technology 82: 153-162.
[2] Dziadoń Andrzej, Renata Mola, Ludwik Błaż. 2011. "Formation of layered Mg/eutectic composite using diffusional processes at the Mg-Al interface". Archives of Metallurgy and Materials 56 (3): 677-684.
[3] Ghosh Mainak, Subrata Chatterjee. 2003. "Diffusion bonded transition joints of titanium to stainless steel with improved properties". Materials Science and Engineering A 358: 152-158.
[4] He Peng William, Xin Yue, Jh Zhang. 2008. "Hot pressing diffusion bonding of a titanium alloy to a stainless steel with an aluminum alloy interlayer". Materials Science and Engineering A 486: 171-176.
[5] Kato Hiroshi, Shoji Abe, Toshihiko Tomizawa. 1997. "Interfacial structures and mechanical properties of steel-Ni and steel-Ti diffusion bonds". Journal of Materials Science 32 (32): 5225-5232. 15 Rudy Metale 2017, R. 62, nr 7
[6] Kawalec Andrzej, Kazimierz Oczoś. 2012. Kształtowanie metali lekkich. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN.
[7] Konieczny Marek, Bartłomiej Szwed, Renata Mola. 2015. "Diffusion bonding and transient liquid phase joining of titanium to AISI 304 stainless steel with an aluminum interlayer". W METAL 2015: 24rd International Conference on Metallurgy and Materials, 1513-1518.
[8] Konieczny Marek, Renata Mola. 2008. "Fabrication, microstructure and properties of laminated iron-intermetallic composites". Steel Research International 79: 499-505.
[9] Konieczny Marek. 2010. "Mechanical properties and deformation behaviour of laminated titanium-intermetallic composites synthesised using Ti and Cu foils". Kovove Materialy-Metallic Materials 48 (1): 47-53.
[10] Kundu Sukumar, Denis Roy, Subrata Chatterjee, David Olson, Brajendra Mishra. 2012. "Influence of interface microstructure on the mechanical properties of titanium/17-4 PH stainless steel solid state diffusion bonded joints". Materials and Design 37: 560-568.
[11] Kundu Sukumar, Subrata Chatterjee. 2008. "Characterization of diffusion bonded joint between titanium and 304 stainless steel using a Ni interlayer“. Materials Characterization 59: 631-637.
[12] Kundu Sukumar, Subrata Chatterjee. 2010. "Interface microstructure and strength properties of diffusion bonded joints of titanium- Al interlayer-18Cr-8Ni stainless steel“. Materials Science and Engineering A 527 (10): 2714-2719.
[13] Lee M. K., J. J. Park, G. J. Lee, J. G. Lee, D. W. Kim, C. H. Lim, C. K. Rhee, Y. B. Lee, J. K. Lee, S. J. Hong. 2011. "Corrosion of Ti-STS dissimilar joints brazed by a Ag interlayer and Ag-Cu-(Pd) alloy fillers". Journal of Nuclear Materials 409: 183-187.
[14] Lin San-bao, Jian-ling Song, Chun-li Yang, Guang-chao MA. 2009. "Metallurgical and mechanical investigations of aluminium-steel butt joint made by tungsten inert gas welding-brazing". Science and Technology of Welding and Joining 14: 636-639.
[15] Ma Zhipeng, Changwen Wang, Hanchen Yu, Jiuchun Yan, Haoran Shen. 2013. "The microstructure and mechanical properties of fluxless gas tungsten arc welding-brazing joints made between titanium and aluminum alloys". Materials and Design (45): 72-79.
[16] Möller F., M. Grden, C. Thomy, F. Vollertsen. 2011. "Combined laser beam welding and brazing process for aluminum titanium hybrid structures". Physics Procedia 12: 215-223.
[17] Szwed Bartłomiej, Marek Konieczny. 2014. "Influence of diffusion bonding parameters on the structure and properties of titanium and stainless steel joints with copper interlayer". Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 67: 21-25.
[18] Szwed Bartłomiej, Marek Konieczny. 2016. "Microstructure and Mechanical Properties of Joints of Titanium with Stainless Steel Performed Using Nickel Filler". Archives of Metallurgy and Materials 61: 997-1001.
[19] Takeshita Kunimasa, Yuhji Terakura. 1998. "A novel approach for predicting the tensile strength of brazed joints". Metallurgical and Materials Transactions A 29 (2): 587-592.
[20] Wei Yao, Wu Aiping, Zou Guisheng, Ren Jialie. 2008. "Formation process of the bonding joint in Ti/Al diffusion bonding". Materials Science and Engineering A 480: 456-463.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


e-Publikacja (format pdf) - nr 108079 "WPŁYW DOCISKU NA MIKROSTR..." licencja: Osobista Produkt cyfrowy	10.00 zł

Zeszyt


RUDY I METALE NIEŻELAZNE - e-zeszyt (pdf) 2017-7 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	32.00 zł

Zeszyt

2017-7

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Zeszyt

Czasopisma