ارزیابی تاثیر جوشکاری لیزر مشابه و غیرمشابه آلیاژ حافظه دار نیکل-تیتانیم و عملیات حرارتی پس از آن بر ریزساختار، خواص مکانیکی و رفتار خوردگی اتصال

خواص منحصر به فرد آلیاژ¬ نیکل-تیتانیم (niti) نظیر اثر حافظه¬داری، سوپرالاستیسیته و زیست سازگاری، استفاده گسترده از این آلیاژ را در زمینه¬های گوناگون همانند صنایع هوافضا، صنایع خودروسازی و ساخت ابزارآلات الکترونیکی و پزشکی میسر ساخته است. در این راستا، اتصال و جوشکاری این آلیاژ به صورت مشابه و غیرمشابه با سایر آلیاژها از اهمیت قابل توجهی برخوردار بوده و در سال¬های اخیر توجه بسیاری به آن مبذول شده است. فولادهای زنگ¬نزن یکی از آلیاژهای پرکاربرد می¬باشند که به دلیل خواص مکانیکی و کارپذیری مطلوب، قیمت مناسب و مقاومت به خوردگی بالا در زمینه¬های گوناگون به ویژه ساخت ابزارآلات پزشکی کاربرد فراوان دارند. از این رو، اتصال آلیاژ نیکل-تیتانیم به فولاد زنگ¬نزن می¬تواند منجر به گسترش کاربرد این آلیاژ در زمینه¬های گوناگون شود. جوشکاری لیزر به دلیل حرارت ورودی کم و تمرکز حرارتی بالا، کاهش قابل ملاحظه ناحیه متاثر از حرارت و ناحیه جوش، میزان پایین تنش پسماند و اعوجاج در قطعه کار و سرعت جوشکاری بالا، روشی مناسب برای جوشکاری آلیاژ نیکل-تیتانیم می¬باشد. از این رو در این تحقیق، جوشکاری لیزر nd:yag سیم نیکل-تیتانیم به صورت مشابه و غیرمشابه با سیم فولاد زنگ¬نزن 304 مورد بررسی قرار گرفت. بعلاوه، به منظور دستیابی به روشی جهت بهبود خواص اتصال غیرمشابه سیم¬های نیکل-تیتانیم و فولاد زنگ¬نزن، تاثیر عملیات حرارتی پس از جوشکاری بر خواص اتصال غیرمشابه بررسی شد. ریزساختار، رفتار استحاله¬های فازی و خواص مکانیکی اتصالات با استفاده از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، آنالیز تفکیک انرژی پرتو ایکس (eds)، پراش پرتو ایکس (xrd)، آنالیز گرماسنجی افتراقی (dsc)، میکروسختی سنج ویکرز و آزمون کشش مورد بررسی قرار گرفتند. رفتار خوردگی قطعات جوشکاری شده نیز با استفاده از آزمون¬های پتانسیل مدار باز، پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و غوطه¬وری در محلول فیزیولوژیک رینگر در دمای 37 درجه سانتیگراد مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که استحکام کششی اتصال مشابه نیکل-تیتانیم معادل mpa 835 (در حدود 63% استحکام سیم نیکل-تیتانیم) با کرنشی در حدود 16% می¬باشد. اتصال بدست آمده همچنین دارای خاصیت سوپرالاستیک بوده و رفتار شبه الاستیک این آلیاژ را حفظ می¬کند. این در حالی است که، استحکام کششی و کرنش اتصال غیرمشابه نیکل-تیتانیم به فولاد زنگ¬نزن به دلیل تشکیل ترکیبات بین فلزی ترد در ناحیه جوش افت قابل توجهی داشت. همچنین در اتصال مشابه، فلز جوش مقاومت به خوردگی بهتری نسبت به فلز پایه از خود نشان داد. از سوی دیگر در اتصال غیرمشابه، فلز جوش از مقاومت به خوردگی قابل توجه، نزدیک به فولاد زنگ¬نزن و بهتر از نیکل-تیتانیم برخوردار بود. بعلاوه، عملیات حرارتی پس از جوشکاری نشان داد که تاثیرات بسزایی بر خواص مکانیکی و رفتار خوردگی اتصال غیرمشابه نیکل-تیتایم به فولاد زنگ¬نزن دارد. عملیات حرارتی پس از جوشکاری در دمای 200 درجه سانتیگراد منجر به بهبود مقاومت به خوردگی و استحکام کششی اتصال تا حدود 1/8 برابر نمونه مشابه قبل از عملیات حرارتی شد؛ در حالیکه، افزایش دمای عملیات حرارتی تا 400 درجه سانتیگراد، منجر به افت خواص مکانیکی و رفتار خوردگی اتصال بر اثر تشکیل ترکیبات بین فلزی بیشتر در ناحیه جوش گردید. بنابراین، کنترل دمای عملیات حرارتی پس از جوشکاری به منظور بهبود خواص اتصال غیرمشابه نیکل-تیتانیم به فولاد زنگ¬نزن حائز اهمیت می¬باشد.