بررسی اثر تغییر جریان جوشکاری پرتو الکترونی بر ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژ پیشرفته پایه نیوبیم Nb-1٪Zr

در این پژوهش به بررسی اثر تغییر جریان جوشکاری پرتو الکترونی بر ریز ساختار و خواص مکانیکی آلیاژ پیشرفته پایه نیوبیم ( Nb - 1 % Zr ) پرداخته شده است. ابتدا برای انجام آنالیز شیمیایی آلیاژ مورد نظر، از روش کوانتومتری و همچنین برای تعیین فازهای موجود در آلیاز از روش آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD) استفاده شد. برای انجام جوشکاری پرتو الکترونی، نمونه هایی با ضخامت 3 میلیمتر تهیه شده و با اعمال 4 جریان پرتو مختلف 20، 24، 30 و 35 میلی آمپر تحت جوشکاری قرار گرفتند. جهت بررسی خواص ماکروساختاری و میکروساختاری شامل دانه بندی مناطق مختلف جوش، هندسه و عمق نفوذ جوش و همچنین تاثیر گرمای ورودی بر ساختار جوش، از میکروسکوپ های استریو، نوری و الکترونی روبشی استفاده شد. اندازه گیری های دانه بندی و مناطق مختلف جوش نیز توسط نرم افزار image J محاسبه گردید. پروفیل سختی نیز برای همه نمونه های جوشکاری شده اندازه گیری شد. در نهایت خواص کششی جوش در دمای محیط اندازه گیری شد. نتایج این بررسی ها نشان می دهد که در نمونه با جریان جوشکاری 30 میلی آمپر بهترین شرایط را از نظر عمق نفوذ و هندسه جوش نتیجه داده است. انجماد در جوشها از نوع سلولی بوده و دندریت های بین سلولی در ناحیه مرکزی جوش در اثر ریزجدایش های ایجاد شده در بین سلول ها ایجاد شده است. در منطقه متاثر از حرارت(HAZ) در جوش ها به دلیل ایجاد تبلور مجدد، رشد دانه شدیدی اتفاق می افتد. به دلیل هدایت حرارتی بالای نایوبیوم، اندازه منطقه HAZ نسبتا بزرگ است. بر اساس رابطه رزنتال، دمای تبلور مجدد این آلیاژ برابر با 713°C محاسبه شد. با مقایسه میانگین اندازه دانه در خط مرکزی جوش و مقادیر سرعت جوشکاری در گرادیان دمایی (GR) محاسبه شده در مرکز جوش، مشاهده می شود که با افزایش GXR اندازه دانه در خط مرکزی جوش کاهش می یابد. پروفیل سختی نشان می دهد که در همه نمونه ها سختی منطقه جوش و HAZ آلیاژ Nb - 1Zr به طور قابل ملاحضه ای کمتر از فلز پایه است که ناشی از افزایش شدید اندازه دانه در این مناطق است. استحکام کششی جوش برای نمونه با جریان 30میلی آمپر برابر با MPa 281 بدست آمد که 53٪ استحکام کششی فلز پایه است. این اتصال از ناحیه HAZ شکسته شد که علت آن ناشی از افزایش شدید اندازه دانه در این منطقه است.

کلیدواژه ها:

جوشکاری پرتو الکترونی ، آلیاز پیشرفته Nb- 1Zr ، جریان جوشکاری ، ریز ساختار ، خواص مکانیکی