تاثیر پارامترهای اتصال نفوذی بر ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال غیرهمجنس فولاد زنگ‌نزن مارتنزیتی 418 به سوپرآلیاژ اینکونل 738 با استفاده از لایه واسط نیکل

هدف از پژوهش حاضر بررسی تاثیر پارامترهای اتصال نفوذی بر ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال فولاد مارتنزیتی 418 به سوپرآلیاژ اینکونل 738 با استفاده از لایه واسط نیکل خالص با ضخامت 50 میکرومتر می‌باشد. آزمایش‌ها در کوره خلاء در سه دمای 1050،1000 و 1150 درجه سانتی‌گراد برای مدت زمان‌ 45 ، 60 ، 75 و 90 دقیقه و تحت فشار 5 مگاپاسکال انجام پذیرفت. نتایج نشان می‌دهد که حفره‌ها و نواحی بدون پیوند در نمونه‌هایی‌که در دمای پایین‌تر (1000 درجه سانتی‌گراد) به هم متصل شده‌اند دیده می‌شوند. با افزایش دمای اتصال از 1000 درجه سانتی‌گراد به 1050 درجه سانتی‌گراد، تمام ناپیوستگی‌های میکرو از بین رفته‌اند که نشان می‌دهد تغییر شکل میکروپلاستیک زبری‌ها بهبود یافته است. سپس با افزایش دما به 1150 درجه سانتی‌گراد، نواحی بدون پیوند در اتصال مشاهده می‌شوند  که به علت کاهش فشار اعمالی از سوی فیکسچر بر روی سطوح در تماس به علت افزایش دما می‌باشد. هنگام استفاده از نیکل خالص به‌عنوان لایه واسط، در سمت سوپرآلیاژ اینکونل 738 ترکیباتی بین فلزی [γ’ [ni3al, ti در فاز زمینه γ تشکیل می‌شوند در حالی‌که در سمت فولاد مارتنزیتی418 ترکیبات مخلوط فازی feni3 و (γfe,ni) γ تشکیل می‌شوند. با توجه به نتایج آنالیز اسکن خطی، شیب و نفوذ عناصر در سوپرآلیاژ اینکونل 738 کمتر از فولاد مارتنزیتی 418 می‌باشد که نشان دهنده‌ نفوذ کمتر در سوپرآلیاژ اینکونل 738 است. در نمونه جوشکاری شده در دمای1050 درجه سانتی‌گراد و زمان 90 دقیقه، میزان نفوذ لایه نیکل در فولاد مارتنزیتی 418 برابر 40 میکرومتر و در سوپرآلیاژ اینکونل 738 برابر 35 میکرومتر می‌باشد. با مقایسه بیشینه سختی می‌توان نتیجه گرفت اتصال در شرایط دمای 1050 درجه سانتی‌گراد و زمان 90 دقیقه از بیشینه سختی کمتری نسبت به دیگر نمونه‌ها برخوردار است، لذا می‌توان نتیجه گرفت که از لحاظ ترکیبات بین‌فلزی از شرایط بهتری نسبت به سایر نمونه‌ها برخوردار است. بیشترین مقدار استحکام برشی در دمای 1050 درجه سانتی‌گراد و زمان 90 دقیقه به میزان 270 مگاپاسگال بدست آمد.

the effect of diffusion welding parameters on the microstructural characteristics and mechanical properties of dissimilar joint between aisi 418 stainless steel and inconel 738 superalloy using nickel interlayer

this study aimed to investigate the effect of diffusion welding parameters on the microstructural characteristics and mechanical properties of the dissimilar joint between aisi 418 stainless steel and inconel 738 superalloy using ni interlayer with a thickness of 50 µm. the experiments were performed in a vacuum furnace at three temperatures of 1000, 1050 and 1150 °c for 45, 60, 75 and 90 min under the pressure of 5 mpa.the results show that voids and non-bonded areas are seen in the samples that were bonded at a lower temperature (1000 °c). by increasing the joining temperature from 1000 °c to 1050 °c, all micro discontinuities have disappeared, which shows that the microplastic deformation of roughness has improved. then, by increasing the temperature to 1150 °c,non-bonded areas are observed in the joint due to the reduction of pressure on the contact surfaces. when pure nickel is used as an interlayer, intermetallic compounds ofγ’ [ni3(al, ti)] are formed in the γ matrix phase on the side of inconel 738 superalloy while compounds of feni3 and γ (γfe, ni) are formed on the side of aisi 418 stainless steel. according to the results of line scan analysis, the slope and penetration of elements in inconel 738 superalloy is lower than aisi 418 stainless steel , which indicates less penetration in inconel 738 superalloy. in the sample welded at the temperature of 1050 °c and the time of  90 min, the penetration value of the nickel interlayer in aisi 418 stainless steel  and inconel 738 superalloy was 40 µm and 35 µm, respectively. by comparing the maximum hardness, it can be concluded that the joint at the temperature of 1050 °c and the time of 90 min has a lower maximum hardness than other samples. therefore, it has better joint characteristics than other samples in terms of intermetallic compounds. the highest value of shear strength was obtained at the temperature of 1050 °c and the time of 90 min, which is equal to 270 mpa.