AISI 316 L Paslanmaz Çelik ile Fe60Al40 Metaller arası Bileşiğin Sürtünme Kaynağı ile Birleştirilmesi

Year 2020, , 267 - 274, 31.01.2020

İbrahim Çelikyürek , Osman Torun , Bedri Baksan Akın Özcan

https://doi.org/10.31202/ecjse.631657

Abstract

Bu çalışmada AISI 316L paslanmaz çelik ile FeAl esaslı metaller arası
bileşiğin sürtünme kaynağı ile birleştirilebilirliği araştırılmıştır. FeAl
metaller arası bileşiği vakumlu ark ergitme ocağında üretilmiş, AISI 316L
paslanmaz çeliği ise piyasadan temin edilmiştir. Sürtünme kaynağı işlemi
1000d/d sürtünme hızında, 150MPa sürtünme basıncı altında, 6, 9 ve 12sn
sürtünme sürelerinde gerçekleştirilmiştir. Kaynak arayüzeyinin mukavemeti kesme
testi ile ölçülmüştür. En yüksek mukavemet değeri 12sn süreyle kaynatılan
numunede 281MPa olarak bulunmuştur. Kaynak bölgesindeki sertlik değişimi bir
malzemeden diğerine kadar mikrosertlik ölçümüyle belirlenmiştir. Kaynak
arayüzeyi Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile incelenmiş, kaynak bölgesinde
bir hat boyunca yapılan bileşim analizinde alaşım elementlerinin miktarlarının
değiştiği görülmüştür. Bu ise kaynak arayüzeyinde her iki malzemeyi oluşturan
elementlerin difüze olduğunu açığa çıkarmıştır.  

Keywords

FeAl esaslı metaller arası bileşikler, sürtünme kaynağı, kesme mukavemeti, sertlik

Supporting Institution

Eskişehir Osmangazi Üniversitesi

Project Number

201115012

Bonding of AISI 316 L Stainless Steel and Fe60Al40 Intermetallic Compound with Friction Welding Process

Abstract

In this study, the
bonding of AISI 316L stainless steel and FeAl based intermetallic compound with
friction welding was investigated. The FeAl intermetallic compound was produced
in a vacuum arc melting furnace, while AISI 316L stainless steel was supplied
from the market. The friction welding process was carried out at a friction
speed of 1000 rpm, under a friction pressure of 150 MPa, for friction times of
6, 9 and 12 seconds. The strength of the welding interface was measured by
shear test. The highest strength value was found to be as 281 MPa in the sample
welded for 12 seconds. The hardness deviation in the welding zone was
determined by micro hardness measurement from one material to another one. The
welding interface was examined by Scanning Electron Microscopy (SEM) and the
composition analysis along a line in the welding region showed that the amount
of alloying elements changed. This revealed that the elements of both materials
are diffused each other at the welding interface.

Keywords

FeAl based intermetallics; friction welding; shear strength; hardness

Project Number

201115012

References

• [1] Liu C.T., Stiegler J.O., “Metals Handbook”, 10. ed., 2, Ohio, USA, 913-942.
• [2] Çelikyürek İ., “Demir Aluminatların Borlanması ve Aşınma Özelliklerinin Belirlenmesi”, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Ens. Doktora tezi, 2007.
• [3]. Liu C.T., Kumar K.S., “Ordered Intermetallic Alloys I. Nickel and Iron Aluminides”, J. O. M., 1993, 38.
• [4] Froes F.H., Suryanarayana C., Eliezer D., “Synthesizing process and modeling advanced materials”, J. Mat. Sci., 1992, 27, 5113.
• [5] Santella ML. In: Deeevi SC, Sikka VS, Maziasz PJ, Cahn RW, editors. “Proceedings of materials Week’96 on nickel and iron aluminides: processing, properties, and applications”, Ohio, 7-9 October 1996. USA: ASM International; 1997. 321-335.
• [6] David S.A., Zacharia David S.A, Zacharia T., “Weldability of Fe3Al-type aluminide”, T.Weld J 1993, 72(5), 201-207.
• [7] Chiang C.C., Wang S.H., Chen J.S., Chu J.P., Hsu Y.F., “Bending embrittlement of as-welded FeAl alloys”, Intermetallics, 2007, 15, 564-570.
• [8] Ma H , L,Y., Gerasimov S.A., Wang J.,Sun W., “Investigation o f t ransformation models of B 2 → DO3 ordered structures for Fe3Al intermetallic under welding condition”, Mater Lett., 2008, 62, 1953-1960.
• [9] Kratochvil P., Neumann H., “Welds of Fe3Al-type alloy with hardened structure”, Intermetallics, 2009, 17, 378-380.
• [10] Torun O, Çelikyürek İ, Baksan B., “17-4 PH Paslanmaz Çelik ve Al 7075 Alaşımının Sürtünme Kaynağı”, El-Cezeri Journal of Science and Engineering, 2017, 4(2), 201-208.
• [11] Torun O., “Saf Bakır ve Magnezyum alaşımının Sürtünme Kaynağı”, Osmangazi Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Dergisi, 2019, 27(2), 110-115.
• [12] Lee W.B., Kim Y.J., Jung S.B., “Effects of copper insert layer on the properties of friction welded joints between TiAl and AISI 4140 structural steel”, 2004. Intermetallics, 12, 671-680.
• [13] Sketchley P.D., Threadgill P.L., Wright I.G., “Rotary friction welding of an Fe3Al based ODS alloy”, 2002, Mater Sci Eng., A329-331, 756-762.
• [14] Karabulut A., Tasgetiren S., “Continuously Driven Friction Welding Machine”, 2004, Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, 3, 38-46.
• [15] Torun O., Gurler R., Baksan B., Celikyurek İ., “Diffusion bonding of iron aluminide Fe72Al28 using a pure iron interlayer”, 2005, Intermetallics, 13, 801-804.
• [16] Torun O., Çelikyürek İ., Gürler R., “Diffusion bonding of iron aluminide Fe72Al28 using a copper interlayer”, 2008, Materials Characterization, 59(7), 853-856.
• [17] Torun O., Çelikyürek İ., “Diffusion bonding of nickel aluminide Ni75Al25 using a pure nickel interlayer”, 2008, Intermetallics, 16(3), 406-409.
• [18] Torun O., Çelikyürek İ., “Microstructure and strength of diffusion bonded joint between nickelaluminide Ni75Al25 and AISI 316 L stainless steel using a nickelinterlayer”, 2009, Kovove Materialy-Metallic Materials, 47(4), 263-267.
• [19] Torun O., Çelikyürek İ., Baksan B., “Ni75Al25 alaşımı ve 316 L paslanmaz çeliğin bakır ara tabaka kullanılarak difüzyon kaynağı”, 2019, El-Cezeri Fen ve Mühendislik Dergisi, 6(3), 517-524.
• [20] Torun O., “Bakır/Gümüş Ara Tabaka Kullanılarak Difüzyon Kaynağıyla Birleştirilmiş AZ91 ve Al 2024 Alaşımının Mikroyapı ve Mekanik Özellikleri”, 2018, El-Cezeri Journal of Science and Engineering, 5(2), 467 – 474.