27544

تاثير افزودن نانوذرات دي اكسيد تيتانيمTiO2 بر ريز ساختار و خواص مكانيكي جوش از طريق اختلاط با فلاكس در روش جوشكاري زيرپودري

كارشناسي ارشد

نانو تكنولوژي- نانومواد

97-98

1401/01/31

روح الله رحماني فرد

فناوري هاي نوين

تحقيقات زيادي براي بهبود كارايي و يا ايجاد خواص جديد در مواد با افزودن مواد نانو سايز به عمل آمده و يا در حال انجام است. در حوزه تكنولوژي جوشكاري نيز بهبود خواص جوش با بهره گيري از نانو ذرات مورد توجه محققين قرار گرفته است. مشخص شده است كه در جوشكاري فولاد كم كربن در صورت حضور نانوذرات به دليل ريزدانه گي و افزايش درصد نوع خاصي از فريت به نام فريت سوزني (Acicular Ferrite)خواص مكانيكي جوش بهبود مي يابد . جهت اضافه كردن نانوذرات به ناحيه جوش با چالش چگونگي نحوه انتقال و توزيع نانو ذرات در منطقه جوش روبه رو هستيم. در روش جوشكاري زير پودري ( Submerged Arc Welding, SAW) انتقال نانو ذرات به ناحيه جوش از سه روش مي تواند صورت بگيرد. يك روش از طريق امتزاج نانو ذرات با سيم جوش مورد استفاده ، دوم آغشته ساختن منطقه جوش با محلول هاي حاوي نانوذرات و سوم از طريق اختلاط ذرات نانو مورد نظر با فلاكس يا پودر محافظ. در اين پروژه در روش جوشكاري زير پودري براي اولين بار افزودن نانوذرات TiO2 از طريق پودر جوش به ناحيه اتصال استفاده شده و تاثير آن در تغييرات ساختاري و متالورژيكي اتصال جوش وخواص مكانيكي مورد بررسي قرار گرفت. بر اساس نتايج مشخص گرديد كه افزودن نانوذرات به جوش از طريق فلاكس جوش امكان پذير مي باشد. افزودن نانوذرات اكسيد تيتانيم به فلاكس جوش باعث پالايش اندازه دانه ها و ريزدانگي و همچنين ايجاد فريت هاي سوزني در ساختار جوش گرديد. سختي جوش با اضافه شدن نانو ذرات TiO2 به جوش باعث افزايش سختي گرديد. استحكام كششي تغيير قابل توجهي نكرد ولي مقدار چقرمگي با افزودن نانوذرات اكسيد تيتانيم از 130 ژول مربوط به نمونه مرجع (بدون نانو ) به 160 ژول در نمونه حاوي 0.05% نانو اكسيد تيتانيم افزايش يافت. انرژي ضربه در نمونه هاي حاوي نانوذرات در دماهاي پايين 30- و 40- به شدت افت كرد كه با توجه به تحقيقات انجام شده قبلي مي تواند به دليل افزايش ميزان اكسيژن ناشي از تجزيه TiO2 كه موجبات تشكيل فريت ويدمن اشتتن را تسريع مي نمايد و همچنين تعدد آخال ها در نمونه هاي داراي نانوذره باشد.

1401/08/03

The effect of adding TiO2 titanium dioxide nanoparticles on the microstructure and mechanical properties of welding by combination with flux in submerged arc welding method

4/20/2023 12:00:00 AM

A lot of research has been done or is being done to improve efficiency or create new properties in materials by adding nano-sized materials. In the field of welding technology, the improvement of welding properties by using nanoparticles has attracted the attention of researchers. It has been found that in the welding of low carbon steel, in the presence of nanoparticles, the mechanical properties of welding improve due to the fineness and increase in the percentage of a special type of ferrite called acicular ferrite. In order to add nanoparticles to the weld zone, we are facing the challenge of how to transfer and distribute nanoparticles in the weld zone. In Submerged Arc Welding (SAW), the transfer of nanoparticles to the welding area can be done in three ways. One method is through the mixing of nanoparticles with the used welding wire, the second is impregnating the welding area with solutions containing nanoparticles, and the third is through mixing the desired nanoparticles with flux or protective powder. In this project, in the submerged Arc welding method, TiO2 nanoparticles were added to the joint area through the welding powder for the first time, and its effect on the structural and metallurgical changes of the welding joint and mechanical properties was investigated. Based on the results, it was determined that it is possible to add nanoparticles to welding through welding flux. The addition of titanium oxide nanoparticles to the welding flux resulted in the refinement of grain size and fineness, as well as the formation of needle ferrites in the welding structure. The hardness of the weld increased by adding TiO2 nanoparticles to the weld. Tensile strength did not change significantly, but the toughness value increased by adding titanium oxide nanoparticles from 130 J corresponding to the reference sample (without nanoparticles) to 160 J in the sample containing 0.05% titanium oxide nanoparticles. The impact energy in the samples containing nanoparticles at low temperatures of -30 and -40 dropped sharply, which according to the previous research can be due to the increase in the amount of oxygen caused by the decomposition of TiO2, which accelerates the formation of Widmannstetten ferrite, and also The number of inclusions in samples with nanoparticles

نانو مواد , نانوتكنولوژي , كاربرد نانومواد در جوشكاري , جوشكاري زيرپودري , فريت سوزني , نانوذرات اكسيد تيتانيم , فولاد كم كربن

nanotechnology , nanomaterial , submerged arc welding , acicular ferrite , application of nanomaterial in welding , application of nanotechnology in welding , titanium oxide nanoparticle

seyed reza jafari

Roohollah Rahmanifard