بررسی تاثیر نوع تمپر حرارتی آلومینیوم بر خواص ریزساختاری و مکانیکی اتصال نفوذی آلیاژهای آلومینیوم 6061 و منیزیم AZ31

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

مقاله 4، دوره 10، شماره 3 - شماره پیاپی 38، آذر 1395، صفحه 37-48   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

مجتبی جعفریان^{* 1}؛ علیرضا خدابنده²؛ مرتضی جعفریان¹

¹دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب

²دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران

چکیده

در این پژوهش، به بررسی تاثیر نوع تمپر حرارتی آلیاژ آلومینیوم بر ریزساختار و خواص مکانیکی اتصالات نفوذی آلیاژهای آلومینیوم 6061 (T6,O) و منیزیم AZ31 (O) پرداخته شد. فصل مشترک اتصالات توسط میکروسکوپ‌های‌ نوری (OM) و الکترونی روبشی (SEM) مجهز به آنالیزهای نقطه‌ای (EDS) و خطی (linescane) بررسی شدند. خواص مکانیکی اتصال‌ها با استفاده از آزمون‌های میکروسختی ویکرز و استحکام برشی اندازه‌گیری شد. با توجه به نتایج، در اتصال Al 6061-O/Mg AZ31 تغییر فرم پلاستیک کمتر در آلیاژ منیزیم، نرخ نفوذ بیشتر اتم‌های منیزیم به سمت آلیاژ آلومینیوم و تشکیل ناحیه نفوذ با کمترین میزان میکروسختی (HV 140) و بیشترین مقدار استحکام برشی (MPa 32) نسبت به اتصال Al 6061-T6/Mg AZ31 رخ داد. بررسی سطوح شکست نشان دهنده وقوع پدیده شکست از فاز ترد Al3Mg2 بود.

کلیدواژه‌ها

آلومینیوم 6061؛ منیزیم AZ31؛ نوع تمپر حرارتی؛ اتصال نفوذی؛ ریزساختار

مراجع

 [1]     A. C. Somasekharan & L. E. Murr, “Microstructures in Friction-stir Welded Dissimilar Magnesium Alloys and Magnesium Alloys to 6061-T6 Aluminum Alloy”, Mater. Charact, Vol. 52, pp. 49-64, 2004.

 

[2]     ف. غروی، ا. ابراهیم زاده و ع. سهیلی، "ارزیابی ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال لبه رویهم جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی آلیاژ آلومینیوم 6061 در سرعت های پیشروی متفاوت"، نشریه فرایندهای نوین در مهندسی مواد، شماره 2، ص 115-129، 1395.

 

[3]    م. ت. صالحی، س.ح. سیدین و ا. بادامی، "پیش بینی ریزساختار حاصل از پیچش گرم در آلیاژ آلومینیوم 6061"، نشریه فرایندهای نوین در مهندسی مواد، شماره 3، ص 11-21، 1393.

 

[4]     J. Wang, J. C. Feng & Y. X. Wang, “Microstructure of Al–Mg Dissimilar Weld made by Cold Metal Transfer MIG Welding”, Mater. Sci. Technol, Vol. 24, pp. 827-831, 2008.

 

[5]     D. Q. Sun, X. Y. Gu & W. H. Liu, “Transient Liquid Phase Bonding of Magnesium Alloy (Mg–3Al–1Zn) using Aluminium Interlayer”, Mater. Sci. Eng, Vol. 391A, pp. 29–33, 2005.

 

[6]     P. Liu, Y. Li, G. Haoran & W. Juan, “Investigation of Interfacial Structure of Mg/Al Vacuum Diffusion Bonded Joint”, Vacuum, Vol. 80, pp. 395-400, 2006.

 

[7]     Y. Li, P. Liu, J. Wang & H. Ma, “XRD and SEM Analysis near the Diffusion Bonding Interface of Mg/Al Dissimilar Materials”, Vacuum, Vol. 82, pp. 9-15, 2008.

 

[8]     G. Mahendran, N. Balasubramanian & T. Senthilvelan, “Influences of Diffusion Bonding Process Parameters on Bond Characteristics of Mg-Cu Dissimilar Joints”, Trans. Non-Ferrous Met. Soc. China, Vol. 20, pp. 997-1005, 2010.

 

[9]     G. Mahendran, V. Balasubramanian & T. Senthilvelan, “Developing Diffusion Bonding Windows for Joining AZ31B Magnesium-AA2024 Aluminium Alloys”, Materials and Design, Vol. 30, pp. 1240-1244, 2009.

 

[10] S. Jing, W. Ke-hong, Z. Qi, Z. De-ku, H. Jun & G. Jia-qi, “Effect of Joining Temperature on Microstructure and Properties of Diffusion Bonded Mg/Al Joints”, Trans. Nonferrous Met. Soc. China, Vol. 22, pp. 1961-1966, 2012.

 

[11] M. W. Tseng, D. B. Williams, K. K. Soni & R. Levi-Setti, “Microstructural Evolution during Transient Liquid-phase Bonding in a Ni-base Superalloy/sapphire Fiber Composite”, Journal of Materials Science, Vol. 34, pp. 5187-5197, 1999.

 

[12] N. Orhan, T. I. Khan & M. Eroglu, “Diffusion Bonding of a Microduplex Stainless Steel to Ti-6Al-4V”, ScriptaMaterialia, Vol. 45, pp. 441-446, 2001.

 

[13] S. Kundu & S. Chatterjee, “Characterization of Diffusion Bonded Joint between Titanium and 304 Stainless Steel using a Ni Interlayer”, Materials Characterization, Vol. 59, pp. 631-637, 2008.

 

[14] S. Kundu & S. Chatterjee, “Diffusion Bonding between Commercially Pure Titanium and Micro-Duplex Stainless Steel”, Materials Science and Engineering A, Vol. 480, pp. 316-322, 2008.

 

[15] S. Hinotani & Y. Ohmari, “The Microstructure of Diffusion-Bonded Ti/Ni Interface”,Trans. Jpn. Inst. Met., Vol. 29, pp. 116-24, 1988.

 

[16] H. Nishi, T. Araki & M. Eto, “Diffusion Bonding of Alumina Dispersion-Strengthened Copper to 316 Stainless Steel with Interlayer Metals”, Fusion Engineering and Design, Vol. 39, pp. 505-511, 1988.

 

[17] O. Yilmaz & M. Aksoy, “Investigation of Micro-Crack Occurrence Conditions in Diffusion Bonded Cu-304 Stainless Steel Couple”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 121, pp. 136-142, 2002.

 

[18] O. Yilmaz & H. Celik, “Electrical and Thermal Properties of the Interface at Diffusion-Bonded and Soldered 3040 Stainless Steel and Copper Bimetal”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 141, pp. 67-76, 2003.

 

[19] D. Dietrich, D. Nickel, M. Krause, T. Lampke, M.P. Coleman & V. Randle, “Formation of Intermetallic Phases in Diffusion Welded Joints of Aluminium and Magnesium Alloys”, J. Mater. Sci, Vol. 46, pp. 357-364, 2011.

 

[20] M. J. Fernandus, T. Senthilkumar & V. Balasubramania, “Developing Temperature-Time and Pressure-Time Diagrams for Diffusion Bonding AZ80 Magnesium and AA6061 Aluminium Alloys”, Materials and Design, Vol. 32, pp. 1651-1656, 2011.

 

[21] L. Liu, L. Zhao & R. Xu, “Effect of Interlayer Composition on the Microstructure and Strength of Diffusion Bonded Mg/Al Joint”, Materials and Design, Vol. 30, pp. 4548-4551, 2009.

 

[22] S. Jing, W. Ke-hong, Z. Qi, Z. De-ku, H. Jun & G. Jia-qi, “Effect of Joining Temperature on Microstructure and Properties of Diffusion Bonded Mg/Al Joints”, Trans. Nonferrous Met. Soc. China, Vol. 22, pp. 1961-1966, 2012.

 

[23] M. Joseph Fernandus, T. Senthilkumar, V. Balasubramanian & S. Rajakumar, “Optimising Diffusion Bonding Parameters to Maximize the Strength of AA6061 Aluminium and AZ31B Magnesium Alloy Joints”, Materials and Design, Vol. 33, pp. 31-41, 2012.

 

[24] M. Jafarian, A. Khodabandeh & S. A. Manafi, “Evaluation of diffusion welding of 6061 aluminum and AZ31 magnesium alloys without using an interlayer”, Materials and Design, Vol. 65, pp. 160-164, 2015.

 

[25] ASTM D1002–10, Standard Test Method for Apparent Shear Strength of Single-Lap-Joint Adhesively Bonded Metal Specimens by Tension Loading (Metal-to-Metal).

 

[26] ASTM E384-11e1, Standard Test Method for Knoop and Vickers Hardness of Materials.

 

[27] S. Chen, F. Ke, M. Zhou & Y. Bai, “Atomistic investigation of the effects of temperature and surface roughness on diffusion bonding between Cu and Al”, Acta Materialia. Vol. 55, pp. 3169-3175, 2007.