تاریخچه
آلیاژ حافظه دار TINI ماده ای است کاربردی با استفاده وسیع در بسیاری از منابع از جمله صنایع هوا فضا . انرژی هسته ای صنایع دریایی علوم پزشکی می باشد.این آلیاژ دارای خاصیت ویژه حافظه دار SME الاستیک بسیار بالا . مقاومت به سایش و فرسایش بسیار خوب و پایداری بالا در محیط بیو شیمیایی می باشد.( 1)
.امروزه در صنایع پزشکی از آلیاژ TINI و همچنین فولاد ضد زنگ برای ساخت سیستمهای ارتودنسی دندان استفاده می شود . خاصیت هوشمندی و همچنین الاستیکی بالای آلیاژ TINI به دندان ها این امکان را می دهد که در یک دوره درمانی بلند مدت و تحت نیروی کم ولی مداوم سیمها مکان خود را تصحیح کنند با این روش می توان تغییر فرم زیادی در دندان ها بدون اعمال نیروی زیاد اعمال نمود.(3)
با این وجود استحکام نسبتا پائین این آلیاژ باعث شل شدن تدریجی سیم در حین حرکت دندان ها در جهت مخالف می گردد. در مقابل استفاده از فولاد ضد زنگ بعلت استحکام بالا عیب مذکور را بر طرف می کند. ولی فلاد نیز بعلت داشتن الاستیکیه کم باعث اعمال نیروی زیاد به دندانها شده و از حرکت تدریجی آنها در حین دوره درمانی جلوگیری می کند.
با این تفاسیر تولید یک اتصال ناهمجنس از آلیاژ TINIو فولاد ضد زنگ مزایای استفاده از هر دو ماده را بدنبال دشانه و باعث کاهش طول دره درمان و افزایش کییفیت کار می گردد.
مقدمه
مقاله حاضر حاصل مطالعه سه مقاله تحقیقی می باشد که در آنها اهداف زیر مورد نظر بوده است:
1)بررسی ارتباط بین ریز ساختار و خواص اتصال ناهمجنس و دستیابی به راهکارهای مناسب بمنظور به بهبود خواص اتصال(1)
2)بررسی تاثیر پارامترهای لحیم لیزر بر خواص اتصال (2)
3)مطالعه خواص خوردگی اتصال(3)
محققین فوق ابتدا با استفاده از جوشکاری میکروپلاسما اتصال فوق را تولید کردند که مشکلات این اتصال عبارت بودند از استحکام که جوش (159-127 پاسگال) بعلت تشکیل ساختار سرد و همچنین وسیع بودن منطقه متاثر از حرارت (HAZ) (2)
لذا در کار پژوهشی اخیر به تولید اتصال آلیاژ TINI و فولاد ضد زنگ با اسفتاده از پروسه لحیم سخت لیزر و سیم لحیمی از جنس آلیاژ نقره پرداختند که به بررسی اجمالی نحه کار و نتایج این تحقیق خواهیم پرداخت.
آلیاژ TINI با استحکام کششی 1319-1108 مگا پاسکال و کرنش 18-16 در صد استفاده شد. فیلد متان مورد استفاده دارای ترکیب شیمیائی 68-50 درصد جرمی نقره 30-10 درصد مس .
20-12 درصد روی و 10-0 درصد قلع می باشد. در بخش های دوم وسوم تحقیق از فیلد سما با ترکیب 52 درصد نقره .22%مس.18%روی .8% وزنی قلع استفاده شده که دمای سالید و مس آن 590 و دمای لیکوئید و مس آن 3/635 بوده است.
بررسی ارتباط بین ریز ساختار و خواص اتصال:(1)
فرآیند لحیم با استفاده از یک دستگاه لیزر(JY-100 ) انجام شد. خواص مکانیکی اتصال در دمای اتاق و با استفاده از دستگاه یونیور سال (CSS-44100) و ریز ساختار اتصال با استفاده از میکروسکوپ نوری ،آنالیزور تصویر (VIDAS) میکروسکوپ SEM و دستگاه X-RAY بررسی گردید.
استحکام کششی و سختی اتصال:(1)
شکل (1) نحوه انجام تست مکانیکی بر روی اتصال را نشان می دهد. در شکل (2) پارامترهای لحیم نشان داده شده اند و در شکل (3) نمودار تنش کرنش مربوط به اتصال تحت پارامترهای نادیده در شکل (2) رسم شده است.
نتایج نشان داد که بهترین استحکام کششی سوپر الاستیکی در شرایط ناحیه 10 بدست می آید.
استحکام کششی اتصال 360-320 مگا پاسکال بدست آمد وکرنش الاستیک تا حد 10-8 در صد قابل افزایش بود. در حرارت ورودی کمتر (ناحیه9) استحکام 210-190 مگا پاسکال بدست آمد.منظقه شکست ،فصل مشترک بین آلیاژ TINI و فیلد متال بود که بدلیل پایین بودن حرارت ورودی زمان کوتاه لحیم و در نتیجه پیوند ضعیف بین این دو قسمت است. در منطقه(C) که حرارت رودی لحیم بالا است. شکست اتصال از منطقه HAZ آلیاژ TINI است که نشان دهنده تغییر شدید خواص آلیاژ در این ناحیه می باشد. (شکل4) . همچنین استحکام کششی تا 320 – 300 مگا پاسکال کاهش یافته و سختی نیز کمتر شد.(شکل5).
سوپرالاستیسیته آلیاژ TINI(1)
شکل 6 نمودار تنش – کرنش را برای بار گذاری در سه حالت و سپس برداشتن بار ،نشان می دهد.همانطور که مشاهده می شود،کرنش ایجاد شده در اثر بارگذاری با بر داشتن بار تا حد زیادی قابل بازگشت است و لذا اتلاف سوپر الاستیسته آلیاژ تقریبا پایین می باشد.
تحت خشن بصورتی که در شکل (7) نشان داده شده انجام گردید. خش درست آلیاژ TINI تا زاویه 90 درجه و بعد تا زمان 30 ثانیه انجام شد. با افزایش زایه (B) و افزایش حرارت ورودی لحیم میزان اتلاف خاصیت سوپر الاستیسته آلیاژ TINIافزایش یافت.در شرایطی که پارامترهای لحیم در ناحیه a شکل (2) قرار دارد.اتلاف سوپر الاستیسته آلیاژ در منطقه HAZ کم است. در ناحیه b این اتلاف کمی بیشتر شده و در ناحیه C افزایش اتلاف قابل ملاحظه است. لذا با کنترل مناسب میزان حرارت ورودی می توان خاصیت سوپر الاستیسته و حافظه داری آلیاژ TINI را در حد مطلوب نگه داشت.
ریز ساختار اتصال غیر همجنس:(1)
همانطور که در شکل های ریز ساختاری منطقه لحیم مشاهده می شود (شکل 8) فیلد نقره ای قابلیت تر کنندگی خوبی بر روی هر دو فلز پایه داشته است ولی لایه دیفیوژنی در فولاد ضد زنگ عمیق تر است که این دلیلی برای شکست لحیم از فصل مشترک فیلد و آلیاژ TINI می باشد.
با افزایش حرارت ورودی منطقهhaz آلیاژ TINI دانه درشت تر شد که این می تواند دلیل کاهش شدید سوپر الاستیسیته آلیاژ در منطقه haz و همچنین کاهش استحکام آن باشد.
آزمایش اشعه X نشاندهنده استحاله بخشی از ساختار B19 به B2 در ناحیهHAZ آلیاژ TINI و بدلیل حرارت بیش از حد می باشد.
بررسی تاثیر پارامترهای لحیم سخت لیزر بر خاص اتصال:(2)
لحیم کاری با استفاده از لیزر ND:YAG انجام شد . بمنظور کاهش ناحیه HAZ در سمت آلیاژ TINI اشعه لیزر در جهت لبه فولاد ضد زنگ متمرکز گردید.(شکل 9) ریز ساختار با استفاده از EDS,XRD,SEM انجام گرفت. خاصیت سوپر الاستیسیته آلیاژ TINI در دمای اتاق و با دستگاه کششی یونیورسال بررسی گردید.(شکل10)
آزمایش خش تا زاویه 90 درجه بمدت 30 ثانیه انجام شد. پس از برداشتن بار زاویه به B1 رسیده و سپس در آب جوش 100 زایه به B2 رسید(شکل 11) . نرخ بازگشت فرم منطقه HAZ آلیاژ TINI (B) با فرمول زیر تعیین شد.
آزمایش میکرو سختی با نیروی 96/1 نیوتن و زمان 30 ثانیه انجام شد تا اصلاحات ناشی از فرآیند لیزر بررسی شود.
ریز ساختاراتصال:(2)
شکل (12) ریز ساختار فیلد نقره ای را نشان می دهد نتایج EDS,XRD (شکل 13 و جدول1)
نشان می دهد که ریز ساختار فیلد دارای محلول جامل X-AG با رنگ سفید محلول جامد X-CU با رنگ سیاه که توسطX-AG ,AG3SN,AGZN,X-CU, CU41SN11,CU5ZN8 می باشد. شکل 14 ترکنندگی مناسب فیلد بر روی هر دو فلز پایه را نشان می دهد . فصل مشترک های اتصال در دو سمت خلاف فاقد حفره است.
شکل 15 ترکیب شیمیایی را در قسمت درز اتصال نشان می دهد. دانه بندی در این قسمت ریز تر از قسمت فیلر متال اشت. فرآیند تبلور مجدد فیلر متال در شرایط غیر تعادلی صورت گرفته و انازه دانه درز جوش با سرعت سرد شدن فیلر متال متناسب بوده است . با کاهش سرعت سرد شدن میزان تحت تجدید کمتر شده و اندازه دانه درشت تر می شود. با افزایش حرارت لیزر و زمان فرآیند سرعت سرد شدن فیلر کاهش می یابد . که باعث درشت دانه شدن فاز X-CU در قسمت درز جوش می شود.در شکل 16 ریز ساختارهای بدست آمده فلز پایه TINI و ناحیه HAZ نشان داده شده است . آنالیزX-RAY در شکل 17 نشان می دهد که ناحیه HAZ آلیاژ TINI حاوی فازهای مخلوط B16,B2 در دمای اتاق است.
با افزایش حرارت تولید لیزر و افزایش زمان لحیم ریز ساختار ناحیهHAZ بسمت دانه درشتی می رود.
ناحیهHAZ در فولاد ضد زنگ تنها حاوی فاز آشیت است که با افزایش حرارت و زمان درشت دانه می گردد.
خواص اتصال لحیم2)
شکل 18 پروفایل میکرو سختی را در فواصل مختلف از مرکز لحیم و رد شرایط مختلف پارامتری نشان می دهد. سختی در درز جوش پایین ترین میزان را دارد و با افزایش فاصله بسمت هر یک از فلزات پایه میزان سختی افزایش یافته است . افزایش حرارت ورودی و زمان لحیم کاری باعث کاهش سختی شده است . همچنین بطور واضح تغییر ات پارامتری تاثیر شدید تری بر روی سختی ناحیهHAZ آلیاژ TINI به نسبت ناحیهHAZ فولاد ضد زنگ دارد. دلیل این امر هدایت حرارتی بسیار کمتر آلیاژ TINI به نسبت فولاد می تواند باشد.
شکل 19 دیاگرام های تنش کرنشی را برای ناحیهHAZ و فلز پایه TINI در شرایط مختلف لحیم کاری نشان می دهد. همانطور که مشاهده می شودو در ناحیه HAZ و در حالت لحیم کاری با حرارت 70 وات و 20 ثانیه نمودار بار گذاری تقریبا مشابه نمودار فلز پایه است ولی نمودار در حالت برداشتن بار تفاوت زیادی با فلز پایه دارد و میزان کرنش پسماند به 22/2 درصد رسیده است. درکل نتایج نشان می دهد که با افزایش حرارت ورودی و افزایش زمان لحیم کاری سوپر الاستیسیته TINI در ناحیهHAZ کاهش می یابد و این کاهش در حرارت های بیش از 60 وات و زمان بیش از 15 ثانیه تشدید می شود.
کاهش سوپرالاستیسته در ناحیهHAZ آلیاژ TINI را می توان به ساختار های دانه درشت نسبت داد. لذا در کل کاهش حرارت ورودی و زمان لحیم کاری نتایج مطلوب تری را به دنبال خاهد داشت.
در جدول 2 نتایج مربوط به آزمایش خش در فلز پایه و منطقهHAZ آلیاژ TINI در شرایط مختلف جوشکاری آمده است نرخ بازگشت فرم (B) برای فلز پایه در دمای 100 در حدود 6/99 درصد است در حالی که این کمیت در ناحیهHAZ با افزایش حرارت ورودی و زمان فرآیند بطور پیوسته کاهش یافته است. این بدان معناست که در کل افزایش حرارت ورودی و زمان لحیم کاری باعث تضعیف خاصیت هشمندی آلیاژ TINI می گردد. همچنین در حین گرم و سرد شدن سریع استحاله B2-B19 که همراه با درشت شدن دانه هاست در منطقه HAZ اتفاق می افتد که تضعیف خاصیت حافظه داری آلیاژ TINI را به این مساله نیز می توان نسبت داد.
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 15 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلود مقاله بررسی مشخصات وخواص لحیم نا همجنس آلیاژ
