بررسي ريزساختار و خواص مكانيكي اتصال غيرهمجنس آلياژهاي آلومينيم 2024 به فولاد زنگ نزن 304 به روش جوشكاري همزدني اصطكاكي

كارشناسي ارشد

اتصال غيرهمجنس آلومينيم به فولاد زنگ نزن داراي مشكلات و چالش‌هايي مثل تفاوت در خواص مواد است كه باعث شده اين اتصالات به روش جوشكاري ذوبي مشكلاتي از قبيل، ايجاد عيوب، عدم اتصال مناسب و تشكيل تركيبات فلزي ترد را ايجاد كند. فرايند جوشكاري هم‌زدني اصطكاكي (FSW ) اين مشكلات را تا حدودي حل كرده است. در اين پژوهش، اتصال غيرهمجنس آلياژهاي Al2024 و فولاد زنگ نزن آستنيتي 304 با استفاده از FSW انجام و تأثير پارامترهاي جوشكاري (سرعت چرخشي و پيشروي ابزار و آفست ابزار) بر ريزساختار و خواص مكانيكي اتصالات و همچنين تأثير عمليات حرارتي آنيل بر خواص بهترين اتصال مورد بررسي قرار گرفت. در اين پژوهش از ميكروسكوپ نوري و ميكروسكوپ الكتروني روبشي مجهز به آناليز EDS براي بررسي ريزساختار اتصالات استفاده شد. آزمايش كشش و ريزسختي سنجي براي بررسي خواص مكانيكي اتصالات انجام شد. تركيبات بين فلزي AlFe2Cr، Al3Fe، Al2Fe و Al13Fe4 در منطقه جوشكاري با استفاده از آزمون XRD شناسايي شد. بهترين فصل‌مشترك با طبيعت دندانه‌دار و قفل مكانيكي آلياژهاي غير هم‌جنس در محل اتصال در آفست‌ابزار صفر ميلي‌متر (لبه پايين پين مماس بر سمت فولادي) به دست آمد. بهترين استحكام اتصال در پارامترهاي سرعت چرخشي ابزار rpm 750، سرعت پيشروي ابزار mm/min 65 و آفست ابزار mm0 با مقدار MPa163 و با راندمان تقريباً 80 درصد نسبت به استحكام كششي فلز پايه Al2024 به دست آمد. بيشترين سختي در بهترين اتصال (نمونه 2) در منطقه SZ با ميانگين HV455 مشاهده شد. بعد از عمليات حرارتي آنيل روي بهترين نمونه، استحكام كششي به مقدار جزئي افزايش و MPa 169 به دست آمد و همين‌طور درصد ازدياد طول كاهش يافت. در منحني تنش-كرنش اتصالات به علت تأثير پديده پيركرنشي ديناميكي رفتار دندانه‌دار مشاهده شد (اثر پورتوين- لوشاتليه). در بعضي از اتصالات عيوبي از قبيل ريزترك‌ها و حفره‌ها مشاهده شد. تركيبات بين‌ فلزي ايجاد شده و ذرات فولادي توزيع شده در زمينه آلومينيم به‌عنوان عوامل اصلي شكست عمل كردند. و همچنين شكست نمونه‌هاي آزمايش كشش از نواحي SZ، HAZ سمت آلومينيم و فصل‌مشترك اتصالات اتفاق افتاد.

194473

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر نوكيون پارك (دانشگاه يئنگنام كره جنوبي)

شناسايي، انتخاب و روش ساخت مواد مهندسي

دكتر حميدرضا جعفريان - دكتر محمد تقي صالحي