تانتالیوم، یک ماده مناسب برای استفاده در محیط های خورنده است. این ماده، به دلیل دمای ذوب بسیار بالا و نفوذ پذیری پایین، در برابر اشعه های رادیو اکتیو در کاربردهای اتمی بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. به علت قیمت بالای تانتالیوم، اغلب برای بهره وری از خواص این ماده با هزینه ی کمتر، از آن به عنوان نوعی پوشش برای مواد دیگر استفاده می شود. بنابراین هدف استفاده از فناوری UAM در اتصال ورقهای تانتالیوم و فولاد، ساخت قطعاتی با درصدی از خواص تانتالیوم همراه با صرفه اقتصادی است.
دمای ذوب تانتالیوم و فولاد تفاوت چشم گیری با یکدیگر دارند(دمای ذوب تانتالیوم:۳۰۲۰ درجه سانتی گراد-دمای ذوب فولاد:۱۵۳۸ درجه سانتی گراد). به همین دلیل برای جوشکاری این ورقها، از جوشکاری حالت جامد استفاده می شود، زیرا در این جوش کاری نیاز به ذوب مواد نیست.
در این آزمایش از ورق های با خلوص ۹۹٫۵ درصد تانتالیوم برای روکش دهی بستری از جنس فولاد ۱۰۱۰ استفاده می شود.
پارامترهای فرایند استفاده شده در این دستگاه، در جدول ۱ آورده شده است. لازم به ذکر است که برای اتصال اوراق، از دستگاهی با توان اولترا سونیک ۹ کیلووات استفاده می شود.
در این آزمایش یک لایه نازک از تانتالیوم، با ضخامت ۵۰ میکرومتر به عنوان روکشی برای فولاد، با ضخامت ۲٫۵ میلیمتر استفاده شده است.
در شکل ۲ تصویر حاصل از میکروسکوپ الکترونی از ریزساختار قطعه ساخته شده از Ta/Steel به وسیله فرایند UAM آورده شده است. در این شکل سه بخش از ریز ساختار مشخص شده است.
همانطور که در خود شکل نیز توضیح داده شده، در بخشی از ریز ساختار، به دلیل کافی نبودن تغییر شکل پلاستیک، نیروی کافی برای به هم پیوستن ورق ها تامین نمی شود و ورقها به خوبی به یکدیگر نمی چسبند. این اتفاق موجب به وجود آمدن حفره در ریزساختار و در نتیجه کاهش استحکام آن قطعه می گردد.
در بخش دیگر که در تصویر مشخص شده، نیرو به مقدار بهینه خود اعمال شده و درنتیجه اتصال اوراق به خوبی انجام شده است.
در بخش سوم نیز به دلیل بالا بودن نیروی اعمال شده، بخش اتصالات دچار شکستگی شده است که در نهایت موجب کاهش خواص مکانیکی خواهد شد.
استحکام در فصل مشترک دو ورق، بالاتر از بالک خود ورقهاست. دلیل بالا بودن استحکام در فصل مشترک نسبت به بالک، رخ دادن پدیده مقاوم سازی Hall–Petch در دانه ها با اندازه کوچک است.
مناطق نزدیک تر به فصل مشترک، کاهش سختی از خود نشان می دهند. دلیل این پدیده کاهش کرنش پلاستیک در مناطق دور از فصل مشترک است.

مرجع:

Additive Manufacturing Handbook Product Development for the Defense Industry; Editors Adedeji B. Badiru; Vhance V. Valencia; David Liu

منبع:monofan.ir