هدف از این تحقیق رسیدن به درک بهتری از نقش ریزساختار ناحیه ذوب جزیی (pmz) روی ارتباط بین ترک ذوبی و ترک انجمادی در آلیاژ آلومینیوم 2024 بود. بدین منظور برای تغییر ویژگی های ریزساختار فلز پایه از فرایند هم زن اصطکاکی (fsp) استفاده شد. با استفاده از فرایند fsp روی سطح آلیاژ آلومینیوم قبل از جوشکاری لیزری، ترک های ذوبی به شدت کاهش یافتند. fsp با تغییر سه ویژگی مهم ریزساختاری فلز پایه شامل اندازه و توزیع رسوبات بین فلزی و اندازه دانه پایه روی تغییر رفتار ترک های ذوبی تاثیر گذاشت. مشخص شد کاهش اندازه دانه ها و افزایش ضخامت فاز مذاب مرزدانه ای pmz حاصل از جوشکاری لیزری روی نمونه های fsp شده، به توزیع یکنواخت کرنش و انعطاف پذیری pmz و در نتیجه کاهش حساسیت به ترک ذوبی و انجمادی کمک می کند. در نتیجه با فرایند fsp، تمایل ترک ذوبی در pmz و ایجاد ترک انجمادی در فلز جوش در ادامه ترک ذوبی، به وسیله جایابی تنش ها کاهش می یابد. این نتیجه که با کاهش تمایل ترک های ذوبی تمایل ترک های انجمادی نیز کاهش می یابد، به بهبود نظریه های مربوط به ارتباط ترک ذوبی و انجمادی در جوشکاری لیزری آلیاژ آلومینیوم 2024 کمک می کند.

در این تحقیق آلیاژ دارای ترکیب شیمیایی fe52cr18mo7b16c4nb3 انتخاب شده و امکان ایجاد لایه ی نانوساختار با این ترکیب شیمیایی توسط لیزر پالسی nd:yag مورد بررسی قرار گرفت. آلیاژ انتخاب شده دارای قابلیت شیشه ای شدن بالایی است و با اعمال سرعت های سردشدن پائین تر می توان در آن ساختار آمورف ایجاد نمود. از آن جایی که ساختار آمورف دارای سختی بالاتری نسبت به ساختارهای بلوری است، انتظار می رود سختی سطح در اثر عملیات لیزری افزایش یابد. این پژوهش شامل دو بخش کلی است: در مرحله ی اول تأثیر متغیرهای مختلف لیزر بر ریزساختار و سختی لایه ی سطحی ذوب شده مورد بررسی قرار گرفت. در مرحله ی دوم نیز امکان نشاندن لایه ی سطحی با ترکیب شیمیایی فوق روی زیرلایه ی فولاد زنگ نزن l316 بررسی شد. در هر مرحله از الگوهای پراش پرتوی ایکس (xrd)، میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (fesem)، طیف سنجی تفکیک انرژی (eds) و سختی سنجی برای بررسی خواص لایه های ایجادشده استفاده شد. در مرحله ی اول تأثیر سه متغیر سرعت لیزر، پهنای پالس و شدت باریکه ی لیزر بر ریزساختار و سختی لایه ی سطحی ذوب شده توسط لیزر بررسی شد. ابتدا نمونه هایی به ضخامتmm 2 از آلیاژ ریختگی بریده شد و هر مرحله عملیات لیزری با ثابت نگه داشتن تمام پارامترهای لیزر و تغییر متغیر موردنظر انجام شد. نتایج نشان داد که با اعمال سرعت روبش بیشتر روی نمونه، ساختار ریزدانه تر شده و به ساختار آمورف نزدیک تر می شود که این امر منجر به افزایش سختی سطحی شده است. بالاترین میزان سختی (حدودhv 1200) در مقایسه با آلیاژ اولیه (با سختی حدودhv 600) در نمونه ی روبش شده با سرعتmm/s 8 به دست آمد. هم چنین با افزایش پهنای پالس و به تبع آن انرژی ورودی، عمق حوضچه ی مذاب بیشتر شده و سختی آن کاهش می یابد. در حالت تغییر شدت نیز، با افزایش قطر لکه ی لیزر روی نمونه، سختی افزایش می یابد. در مرحله ی دوم ابتدا سعی بر آن شد تا نوارهای آمورف به دست آمده از روش ذوب ریسی توسط عملیات لیزر بر فولاد l316 نشانده شوند ولی این عملیات کاملاً ناموفق بود و نوارهای آمورف به محض برخورد اولین پرتو لیزر ذوب شده و توانایی نشانده شدن روی فولاد را نداشتند. در ادامه ورق های نازکی به ضخامت mm 6/0 از آلیاژ ریختگی بریده شده و توسط لیزر بر سطح فولاد زنگ نزن l316 نشانده شد. بررسی های میکروسکوپی و میکروسختی نشان داد که اعمال لایه ی مربوطه منجر به افزایش سختی سطحی (تا حدودhv 1200) می شود. بنابراین، با ایجاد لایه ی آمورف یا نانوساختار بر روی فولاد l316 (با سختی حدودhv 250) سختی سطحی افزایش می یابد.

در سال های اخیرجوشکاری با لیزر nd:yag جایگاه ویژه ای در صنعت پیدا کرده، اما اثر گاز محافظ کمتر مورد توجه محققین بوده است. نقش گاز محافظ در جوشکاری با لیزر پالسی متفاوت از نقش آن در سایر روشهای جوشکاری ذوبی معمول است. مهمترین نقش گاز محافظ کنترل اتلاف انرژی لیزر در عبور از پلاسما است و با توجه به کوتاه بودن زمان، نقش محافظت از فلز جوش کم اهمیت تر است. لذا استفاده از گازهای فعال در این روش جوشکاری می تواند موضوعیت پیدا کند. هدف از این تحقیق رسیدن به درک بهتری از اثر ترکیب گاز محافظ و اندازه نازل بر شکل و ریز ساختار جوش لیزری فولاد کم کربن st14 در راستای بهبود شکل جوش و کاهش هزینه های گاز محافظ بود. بدین منظور اثر افزودن کربن دی اکسید و اکسیژن به گاز محافظ آرگون در فرآیند جوشکاری بررسی شد. به منظور بررسی اثر افزودن گاز کربن دی اکسید بر تعامل پلاسما با حوضچه مذاب، دمای پلاسما با استفاده از روش طیف سنجی نشری پلاسما تعیین شد. استحکام کششی و شکل پذیری (خمش) جوش های به دست آمده بررسی شد. نتایج این بررسی حاکی از تأثیر قابل ملاحظه گاز محافظ بر شکل جوش و مزیت استفاده از گاز واکنش گر کربن دی اکسید در تولید قطعات بدنه خودرو با استفاده از لیزر nd:yag پالسی در سرعت های جوشکاری بالاتر است.

هدف از این تحقیق، بررسی اثر پارامترهای لیزر و دماهای پیشگرم و پیش سرد بر ترکهای گرم و میکروساختار حوضچه جوش لیزر آلیاژ آلومینیم 2024 بود. بدین منظور، نمونه های این آلیاژ در دماهای اولیه 196-,0,100,200, 300 درجه سلسیوس پیش سرد و پیشگرم شدند و سپس با پارامترهای مختلف لیزر،جوشکاری بر روی آنها انجام شد. نتایج این آزمایشات نشان داد که با انجام پیش سرد و کاهش دمای اولیه نمونه، شدت و تعداد ترکهای انجمادی بر روی سطح بالایی جوش افزایش می یابد و میزان ترکهایی ذوبی بشدت کاهش می یابد و با افزایش دمای اولیه و انجام پیشگرم بر روی نمونه، عکس این اتفاق می افتد. از طرف دیگر مشاهده شد که با کاهش دمای اولیه نمونه و انجام پیش سرمایش، نسبت ناحیه ستونی حساس به ترک به کل حوضچه مذاب افزایش می یابد. در مورد اثر پارامتر لیزر مشاهده شد که با افزایش همزمان قله توان و انرژی پالس، ترکهای ذوبی افزایش می یابد. به منظور بررسی دقیق تر اثرگذاری پارامترهای تحقیق بر حوضچه جوش، با استفاده از نرم افزار abaqus شبیه سازیهایی بر روی نمونه های جوش صورت گرفت. نتایج این شبیه سازی نشان داد که با انجام پیش سرمایش و کاهش دمای اولیه، گرادیان دمایی, تنش های پسماند افزایش می یابد. لذا نتایج این تحقیق هم از نظر تجربی و هم از نظر شبیه سازی ، رابطه میان حساسیت به ترک انجمادی و ساختار ستونی و تنش های پسماند را تایید می نماید.

روکش کاری لیزری در صنعت و تحقیقات علمی به طور روز افزون رواج یافته است. رویکرد متفاوتی در مواد استفاده شده در روکش کاری لیزری استفاده از مخلوط پودرهای عناصر خالص به عنوان مواد خام و ایجاد آلیاژ به صورت در جا می باشد. هدف این تحقیق بررسی امکان پذیری لایه نشانی لیزری برای ایجاد کامپوزیت زمینه فلزی (mmc) با استفاده از پودر عناصر خالص توسط لیزر پالسی nd:yag با توان کم می باشد. مقالات بسیار کمی در مورد روکش کاری لیزری پودر تانتالم/کربن/نیکل برای ایجاد آلیاژ سخت tac/ni توسط واکنش در جا منتشر شده است. از روکش کاری لیزری با روش پیش نشانی برای ایجاد پوشش mmc از مخلوط پودرهای عناصر خالص شامل 75درصد وزنی نیکل و عناصر تشکیل دهنده ی آلیاژ سخت شامل 25درصدوزنی مجموع پودر تانتالم و کربن استفاده شد. ایجاد تخلخل در پوشش نیکلی مورد تحلیل قرار گرفت. اثرات پارامترهای لیزری و فرایندی و ترکیب پوشش بر تشکیل تخلخل بررسی شد. روش های موثری برای کنترل و جلوگیری از ایجاد تخلخل یافت شد. نشان داده شد که تنظیم پارامترهای فرایندی می تواند به ایجاد لایه های بدون تخلخل و با ویژگی های مطلوب منجر شود. ایجاد تخلخل غالباً در اثر حبس گاز به علت سرعت سرمایش بالا در طول روکش کاری لیزری اتفاق می افتد. به منظور دستیابی به پنجره ی کاری برای پوشش دهی بدون عیب نیکل خالص بر روی زیرلایه، بررسی پارامتری انجام شد. پوشش آلیاژی سخت کاربیدتانتالم/نیکل با واکنش تانتالم و کربن در حوضچه ی مذاب ایجاد شد. نتایج مقطع عرضی پوشش تک پاس، مقدار رقیق شدگی، سختی سطحی و ریزساختارهای ایجاد شده در شرایط روکش کاری مختلف ارائه و بحث شده و پارامترهای بهینه ی روکش کاری برای دستیابی به نمونه های mmc با بیشینه ی کیفیت تعیین شده است. از میکروسکوپ نوری، sem، eds و xrd و اندازه گیری ریزسختی برای بررسی ویژگی های ریزساختاری و سختی نمونه های mmc استفاده شده است. نتایج نشانگر تشکیل پوشش بدون ترک با دو نوع فاز بوده است: زمینه ی نرم بدون تخلخل و فاز سخت توزیع شده در زمینه. آنالیز ترکیب شیمیایی eds نشانگر عدم حضورتانتالم و یا کربن در زمینه ی مقاطع عرضی نمونه ها و حضور نیکل و آهن در زمینه بوده است. آنالیز xrd نشان داد که محصول نهایی تنها شامل فازهای tac و nife می باشد. اندازه ی ذرات tac تشکیل شده در جا کوچک و با اندازه ی متوسط کمتر از 2 میکرومتر می باشد. به علت تشکیل درجای ذرات کاربیدتانتالم در حوضچه ی مذاب، کاربیدتانتالم پیوند فصل مشترکی خوبی با نیکل دارد. بدیهی است که تشکیل کاربیدتانتالم به علت کسر حجمی بالای ذرات با سختی بالا برای بهبود سختی و مقاومت به سایش کامپوزیت در منطقه ی موضعی تقویت شده مفید می باشد.

جوشکاری تعمیری فولادهای ابزار پرکربن پرکروم، به دلیل وجود مقدار بالای عناصر آلیاژی با مشکلاتی نظیر ایجاد ترک های سرد و افت خواص جوش همراه است. هدف از این پژوهش بررسی تغییرات ریزساختار و عیوب ایجاد شده در جوشکاری فولاد پرکربن پرکروم aisi d2به وسیله لیزر پالسی است. جوشکاری خودزا به وسیله لیزر پالسی nd:yag انجام شد و منطقه جوش به وسیله میکروسکوپ های نوری و الکترونی، ریزسختی سنجی و تفرق اشعه xبررسی گردید. ریزساختار منطقه جوش شامل یک ساختار دندریتی بسیار ریز از آستنیت باقی مانده به صورت فوق اشباع از عناصر آلیاژی است، در حالی که اثری از کاربیدهای کروم که عامل اصلی ایجاد مقاومت به سایش در این فولادها هستند دیده نمی شود. نتایج حاکی از افزایش مقدار آستنیت باقی مانده با افزایش سرعت سرمایش در جوشکاری است، به طوری که بیش از 90% آستنیت باقی مانده در نمونه های پیش سرد شده در نیتروژن مایع تخمین زده شده است. مقاومت آستنیت باقی مانده نسبت به تمپر شدن بسیار بالاست و تمپر کردن در دمای معمول سبب تبدیل آستنیت به مارتنزیت نخواهد شد. عیب اصلی به وجود آمده در جوشکاری، ترک های انجمادی ظریف در سطح جوش است. با افزایش توان لیزر ، شدت ترک ها کاهش می یابد و همچنین با میزان همپوشانی مناسب ، ترک های انجمادی ترمیم شده و امکان دستیابی به جوش عاری از عیب وجود دارد. انجام پیش گرم، با ایجاد شبکه کاربیدی در مناطق بین دندریتی، سبب گسترش ترک ها تا عمق حوضچه خواهد شد. برای اطمینان از عدم افت خواص سایشی در منطقه جوشکاری شده، خواص سایشی به روش پین روی دیسک مورد بررسی قرار گرفت. با اینکه فاز اصلی در منطقه جوشکاری شده آستنیت باقی مانده است، خواص سایشی در حد فولاد پایه عملیات حرارتی شده است. علت این مساله سختی بالای فاز آستنیتی به علت فوق اشباع و ریزدانه بودن و تافنس بالای آستنیت است، ضمن اینکه تشکیل فاز مارتنزیت در اثر تنش های وارده نیز در کاهش میزان سایش تاثیر گذار است.

در پژوهش حاضر در ابتدا سطح آلیاژ آلومینیوم ریختگی a356 به عنوان زیرلایه، با لایه ای از نیکل به روش آبکاری پوشانده شد. دو سری نمونه با ضخامت های اولیه پوشش ni ( µm 5 ±20 و µm 5 ±50) جهت آلیاژسازی سطحی آماده شد. سپس با استفاده از لیزر nd:yag این لایه به همراه بخشی از زیرلایه ذوب شده و یک لایه سطحی با خواصی متفاوت نسبت به توده ماده به وجود آمد. ریزساختار، ترکیب شیمیایی و هندسه لایه آلیاژی شده و سختی نمونه ها با استفاده از میکروسکوپ نوری، الکترونی روبشی (sem)، آنالیز طیف سنجی تفکیک انرژی (eds)، آنالیز پراش پرتو ایکس (xrd) و میکروسختی سنج ویکرز، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان داد که بر اثر انجماد سریع که در فرایند آلیاژسازی سطحی با لیزر رخ می دهد، ریزساختار تشکیل شده در لایه سطحی شامل دندریت های بسیار ریز از ترکیبات بین فلزی al3ni و al3ni2 می باشد که حضور این ترکیبات باعث افزایش سختی لایه سطحی تا حدود حداقل 5/4 برابر زیرلایه می شود. رفتار تریبولوژیکی نمونه های آلیاژ شده با استفاده از دستگاه سایش پین روی دیسک مورد بررسی قرا گرفت. نتایج حاصل نشان داد که نرخ سایش لایه های آلیاژی شده نسبت به آلومینیم بدون پوشش و آلومینیم آبکاری شده کاهش می یابد. کاهش نرخ سایش نمونه های آلیاژی شده توسط لیزر به تشکیل ریزساختارهای شامل فاز سخت آلومیناید نیکل ربط داده می شود. با افزایش ضخامت پوشش اولیه نیکل نرخ سایش کمتر شده که این رفتار متناسب با افزایش سختی با افزایش درصد نیکل در زیرلایه می باشد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.