Ni3Al metaller arası bileşiğinin AISI 304 paslanmaz çelik ve Ti-6Al-4V alaşımı ile difüzyon kaynağı

Abstract

Ill ÖZET Yüksek Lisans Tezi Nİ3AI METALLER ARASI BİLEŞİĞİNİN AISI 304 PASLANMAZ ÇELİK ve Tİ-6A1-4V ALAŞIMI İLE DİFÜZYON KAYNAĞI Şükrü YILDIRIM Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Metalürji ve Malzeme Mühendisliği Anabilim Dalı 2003, Sayfa: 109 Bu çalışmada Nİ3Aİ metallerarası bileşiği ile AISI 304 paslanmaz çelik ve Nİ3Aİ metallerarası bileşiği ile Tİ-6A1-4V alaşımının difüzyon kaynağı ile birleştirilmesi yapılmış ve elde edilen sonuçlar birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Bu kaynaklı birleştirme sonucunda, numunelerin birleşme yüzeylerinin karakterizasyonu için SEM, EDS ve sertlik analizlerinden faydalanılmıştır. Metalografik olarak optik mikroskop ve SEM yardımıyla kaynak bölgeleri incelenmiş, EDS analizleri yapılarak kaynak çiftlerinin birleşme arayüzeylerinde difüzyon sonrası meydana gelen konsantrasyon dağılımı grafikleri elde edilmiştir. Bu sonuçlar kullanılarak, kaynak bölgelerinde oluşan muhtemel fazlar, faz diyagramları yardımıyla tespit edilmiştir. Ayrıca birleştirilmesi gerçekleştirilen malzemelerde, difüzyon kaynağı sonrasında termal genleşmeden kaynaklanan gerilmelerin tespiti için de ANSYS paket programı kullanılarak sonlu elemanlar metodu ile elastoplastik gerilme analizi yapılmıştır. Nİ3AI metallerarası bileşiği/AISI 304 paslanmaz çelik birleşme çiftinin birleşme kalitesinin. Nİ3AI metallerarası bileşiği/Ti-6Al-4V birleşme çiftine göre daha mükemmel olduğu görülmüştür. Nİ3Aİ metallerarası bileşiği/AISI 304 paslanmaz çelik birleşme çiftinde yapıda herhangi bir çatlağa rastlanılmadığı halde. Nİ3AI metallerarası s.IV bileşiği/Ti-6Al-4V birleşme çiftinde muhtelif bölgelerde çatlaklara rastlanmıştır. Sonlu elemanlar metodu ile yapılan gerilme analizi sonuçlan, bağlantılarda gerilmelerin daha çok bağlantının sınır bölgelerinde ve kenar kısımlarda yoğunlaştığı, diğer kısımlarda ise önemli gerilme ve gerilme dağılımlarının olmadığı gözlenmiştir. Ayrıca hesaplamalar, Nİ3AI metallerarası bileşiği/Ti-6Al-4V alaşımı birleşme çiftinde difüzyon kaynağı sonrasında meydana gelen termal gerilmelerin Nİ3AI metallerarası bileşiği/AISI 304 paslanmaz çelik birleşme çiftine göre yaklaşık 3 kat daha fazla olduğunu göstermiştir. Meydana gelen çatlakların da özellikle gerilme dağılımının yoğun olduğu bölgelerde tespit edilmesi, bu çatlakların muhtemel nedeninin termal genleşmeden kaynaklandığı göstermektedir. Sonuçta; birleşme kalitesi açısından Nİ3AI metallerarası bileşiği/AISI 304 paslanmaz çelik birleşme çiftinin, Nİ3AI metallerarası bileşiği/Ti-6Al-4V alaşımı birleşme çiftine göre daha uygun bir birleşme çifti olduğu tespit edilmiştir. Anahatar Kelimeler : Difüzyon Kaynağı, Metallerarası Bileşikler. Nİ3AI. Elastoplastik Gerilme Analizi, ANSYS.

ABSTRACT Master Thesis DIFFUSION WELDING OF Ni3Al INTERMETALLIC COMPOUND WITH AISI 304 STAINLESS STEEL AND Tİ-6A1-4V ALLOY Şükrü YILDIRIM Fırat University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Metallurgical and Materials Engineering 2003, Pages: 109 In this study, the diffusion welding behaviors between Nİ3AI intermetallic and AISI 304 austenitic stainless steel and between Nİ3AI intermetallic and Tİ-6A1-4V alloy have been investigated. Scanning electron microscope (SEM), electron diffraction (EDS) and microhardness tests have been used in the determination of bonding and interface characteristics. The welding regions and interfaces have been examined by using conventional metallographic inspection methods, optical microscope and SEM. The graphics of diffusion concentration gradient have been drawn by using EDS. The possible phases in the interfaces and transient bonding areas have been identified from the related phase diagrams. Additionally, elasto-plastic stress analyze has been conducted on the materials bonded, ANSYS software, to obtain the residual stress occurred because of different thermal expansion behaviors exhibited by the bonded materials. From the results, it was observed that the interface quality of Nİ3A1-AISI 304 couple was much superior than that of Nİ3A1-Tİ-6A1-4V couple. Even though anyVI micro-cracks were not monitored on the interface of Nİ3Aİ-AISI 304 couple, some cracks were observed on the interface of Nİ3A1-Tİ-6A1-4V couple. The finite element studies showed that the residual stresses intensified on the boundaries and edge of bonding areas. The other sites did not have significant stress and stress gradients. The finite element studies verified that the residual stresses induced by the thermal expansion differences between the bonding couples Nİ3A1 and Tİ-6Aİ-4V could be reached up to three times higher values than that of bonding couples Nİ3A1 and AISI 304. The observed micro-cracks have been determined on the area intensified with residual stress and this result confirms that the micro-cracks most probably occured because of differences on the thermal expansion of bonded couples. Keywords: Diffusion Welding, Intermetallic Compound, Nİ3AI, Elastoplastic Stress Analysis, ANSYS.