بررسی ریزساختاری اتصال نفوذی روکش تنگستن بر زیرلایه مولیبدن به روش سینترینگ پلاسمای جرقه‌‌ای

در بسیاری از لامپ‌های تولید پرتو ایکس استفاده‌شده در صنعت پزشکی، مانند تجهیزات رادیولوژی و سی تی اسکن، برای ساخت قطعات حساس آند چرخان از روکش ضخیم تنگستن بر مولیبدن بهره‌گیری می‌شود. یکی از روش‌های اعمال این پوشش، فرایند جوشکاری سطحی است که در صورت کنترل ریزساختار فصل مشترک با فرایندهای پیشرفته نظیر سینترینگ پلاسمای جرقه‌ای (sps) می‌تواند پاسخگوی نیازهای مهندسی برای کاربرد آند باشد. این روش با اعمال جریان مستقیم پالسی، نرخ‌های بالای حرارت‌دهی و نفوذ اتمی را ممکن می‌سازد و بهبود چشمگیری در بازده فرآیند اتصال ایجاد می‌کند. در این پژوهش، برای نخستین بار، مقاطع مدور تنگستن و مولیبدن خالص با استفاده از sps به طور موفقیت‌آمیز جوشکاری شدند. تاثیر پارامترهایی مانند دمای جوشکاری، نسبت طول به قطر (l/d) و عملیات حرارتی پس از جوشکاری بر ریزساختار و عمق نفوذ جوش بررسی شد. افزایش دما از 1500 به c 1600 موجب افزایش پهنای فصل مشترک جوش از 1.2 به 1.8 میکرومتر شد. با این حال، در دمای c 1600 ناپیوستگی‌هایی در فصل مشترک مشاهده شد. در مقابل، جوشکاری در دمای c 1550 با پهنای فصل مشترک 1.7 میکرومتر (بیش از 4 برابر روش‌های نفوذی معمولی تحت شرایط دمایی و زمانی مشابه)، بهترین نتایج را ارائه داد. همچنین، عملیات حرارتی در دمای c 1450 در هیدروژن باعث بهبود کیفیت اتصال و رفع عیوب جوش شد. نتایج نشان داد تکنیک sps می‌تواند پوشش تنگستن بر مولیبدن با کیفیت بالا و ریزساختار مطلوب ایجاد نموده و به پیشبرد فناوری‌های پوشش‌دهی و اتصال برای قطعات حساس کمک کند.

microstructural analysis of diffusion bonding of tungsten cladding on molybdenum using spark plasma sintering method

in many x-ray tubes used in the medical industry, such as radiology and ct scan equipment, a thick tungsten cladding over molybdenum is employed to fabricate the sensitive rotating anode components. one method for cladding is surface welding, which, when combined with spark plasma sintering (sps) and control of the joint microstructure, can effectively meet the engineering requirements for anode applications. this method, by applying direct pulsed current, enables high heating rates and atomic diffusion, significantly enhancing the efficiency of the bonding process. in this study, for the first time, round samples of pure tungsten and molybdenum were successfully welded using sps. the effects of parameters such as welding temperature, length-to-diameter ratio (l/d), and post-welding heat treatment on the microstructure and weld diffusion depth were examined. the results showed that increasing the welding temperature from 1500°c to 1600°c increased the weld diffusion depth from 1.2 to 1.8 micrometers. however, at 1600°c, discontinuities were observed at the joint interface. in contrast, welding at 1550°c with a diffusion depth of 1.7 micrometers (more than four times higher than conventional bonding methods under similar conditions) yielded the best results. additionally, heat treatment at 1450°c in a pure hydrogen atmosphere significantly improved the weld quality and eliminated welding defects. the results demonstrate that using the sps technique can produce high-quality tungsten coating on molybdenum with defect-free microstructures, advancing bonding technologies for high-tech industrial applications.