بررسی استحکام و مشخصات ریزساختار اتصال لحیم سخت تیتانیوم خالص تجاری با مواد پرکننده مختلف

تیتانیوم و آلیاژهای آن به عنوان یکی از مواد استراتژیک به علت داشتن خواصی از قبیل نسبت بالای استحکام به وزن، مقاومت عالی به خزش، خستگی و خوردگی، کاربرد گسترده ای در صنایع هوا- فضا (حدود 80%)، مبدلهای حرارتی، توربین سازی و بسیاری دیگر دارند. تیتانیوم یکی از عناصر شیمیایی فعالی است که میل شدیدی برای ترکیب شدن با اکسیژن را دارد، لذا در حین جوشکاری، فلز تیتانیوم در معرض اکسیداسیون قرار می گیرد. در فرآیند اتصال دهی به طریق لحیم کاری سخت به علت اینکه دما بسیار کمتر از فلز پایه می باشد، لذا اکسید شدن فلز پایه در لحیم کاری سخت تیتانیوم کمتر رخ می دهد. برای لحیم کاری سخت تیتانیوم معمولا از لحیم کاری سخت در کوره با منابع حرارتی مختلف و تحت اتمسفر خنثی یا خلاء استفاده می شود. هدف از انجام این پروژه بررسی اثر پارامترهای لحیم کاری (ترکیب شیمیایی آلیاژ پرکننده، دما و زمان) بر ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال لحیم در تیتانیوم خالص بود. عملیات لحیم کاری سخت در یک کوره تیوپی اتمسفر کنترل تحت اتمسفر آرگون با خلوص بالا انجام شد و از فویل آلیاژهای پایه نقره با ترکیب وزنی (ag-20cu-22zn-24cd) و تیتانیوم (ti-27zr-14cu-13ni) به عنوان پرکننده استفاده شد. برای لحیم کاری دماهای °c 800 ،°c 850 و °c 870 و زمانهای 10 و 20 دقیقه برای آلیاژ پرکننده پایه نقره و دماهای °c 850 و °c 870 و زمانهای 10، 20 و 30 دقیقه برای آلیاژ پرکننده پایه تیتانیوم انتخاب شدند. به منظور بررسی کیفیت اتصال لحیم، ابتدا از محل اتصال آزمون آلتراسونیک انجام شد و سپس مشاهدات ریزساختاری توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) صورت گرفت. همچنین جهت ارزیابی خواص مکانیکی اتصال، آزمونهای برشی و ریزسختی سنجی در مقطع اتصال انجام شدند. در نهایت برای آنالیز سطوح شکست از آنالیز پراش اشعه x و sem استفاده شد. بهترین پارامترهای لحیم کاری برای آلیاژ پرکننده پایه نقره در دمای °c 870 و زمان 20 دقیقه و برای آلیاژ پرکننده پایه تیتانیوم در دمای °c 870 و زمان 30 دقیقه بدست آمد. حضور فازهای ترد ticu2, ti2cu, zr2cu, (ti,zr)2ni و ticu در فصل مشترک فلز پایه و آلیاژ پرکننده عامل اصلی شکست تشخیص داده شد. در هر دو اتصال لحیم سخت با آلیاژهای پرکننده پایه نقره و تیتانیوم، با افزایش دما و/یا زمان شکست از حالت نرم (داکتیل یا نیمه کلیواژ) به حالت ترد (با مورفولوژی برشی) تبدیل شد. افزایش فازهای ترد بین فلزی علت اصلی تغییر حالت شکست بود.