استفاده از نانو ذرات AL2O3 جهت بهبود خواص مکانیکی و متالورژیکی اتصال جوشی چندپاسه اصطکاکی اغتشاشی آلیاژ Al 2024

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهران

2 دانشکده مهندسی مکانیک، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، تهران

3 دانشجوی دکتر، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

چکیده

هدف از این پژوهش بررسی خواص مکانیکی و متالورژیکی اثرات استفاده از نانو پودر AL2O3 و همچنین تعداد پاس‌ها در جوشکاری آلیاژ AA2024 T6 است. بدین منظور با انتخاب سرعت چرخشی 1400 دور بر دقیقه و پیشروی 16میلی‌متر بر دقیقه ، نه نمونه با حضور نانو ذرات آلومینا و یک نمونه بدون حضور نانو ذرات جوشکاری شدند. در نمونه‌هایی که حاوی نانو ذرات بودند؛ ترکیبی از سه درصد حجمی 3%، 5% و 7% در سه حالت یک پاسه، دو پاسه و چهار پاسه به‌طور پیوسته ساخته شدند. در نهایت ریزساختار اتصال، میکروسختی و استحکام کششی اتصال جوشی مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که با افزایش درصد حجمی ذرات از 3% به 7%، میانگین اندازه‌ی دانه به طور متوسط 37% کاهش و میانگین استحکام کششی 10% افزایش می‌یابند. همچنین در همین شرایط با ثابت ماندن تعداد پاس جوشکاری در هر سه حالت یک، دو و چهار پاس، میانگین سختی در ناحیه تحت تأثیر شانه حدود 10% افزایش یافت. از میان اتصالات جوشی ایجاد شده نمونه 2 پاسه با 7 درصد حجمی نانو ذرات به‌عنوان مطلوب‌ترین اتصال به لحاظ خواص مکانیکی و متالورژیکی انتخاب شد. به‌طوری که میزان میانگین اندازه دانه نسبت به نمونه تک پاسه بدون پودر 55% کاهش داشت. برای استحکام کششی و میانگین سختی این تغییرات به ترتیب حدود 11% و 48 % رشد داشتند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Incorporation of Al2O3 powder for improvement of the mechanical and metallurgical properties of multi-passes friction stir welding of Al 2024

نویسندگان [English]

  • Majid Farhang 1
  • Mohammadreza Farahani 2
  • Mohammad Nazari 3
1 School of Mechanical Engineering, University of Tehran, Tehran
2 School of mechanical Engineering, College of Engineering, University of Tehran
3 Faculty of Mechanical Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

The main aim of this experiment is to determine the mechanical and microstructural of using Nano powder of Al2O3 besides stir welding of Al2024-T6 in multi-pass welding. Nanoparticles welded nine specimens and one particle-free in 1400 rpm rotational speed and 16 mm/min traveling speed. A combination of volume percentage of powder (3%, 5%, and 7%) and three different multi continuous passes (1, 2, and 4) is applied for Nano-rich specimens. The microstructure of joint, micro hardness and ultimate tensile strength (UTS) of the welded joint has been studied. It was observed that by increasing the particle volume from 3% to 7% average grain size increased extremely to 37% and UTS to 10%, and in the staid situation of welding passes, average micro hardness has 10% increase in shoulder affected zone. The result showed that the specimen with 7% of Nanoparticles in two passes has the highest mechanical and metallurgical properties and has a significant decrease (55%) in average grain size compared with a particle-free specimen. Meanwhile, UTS and average micro hardness of the same specimen was about 11% and 48% more than particle free.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Friction stir welding
  • tensile strength
  • metallurgical properties
  • multi-pass welding
  • Al2O3 Nano particle