Skip to main content
SUPERVISOR
Fatallah Karimzadeh,Mohammad Hossei Enayati
فتح اله کريم زاده (استاد راهنما) محمدحسين عنايتي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad reza Sadeghi Behnoyi
محمدرضا صادقي بهنوئي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Effects of friction stir processing on microstructure and mechanical properties of A356 aluminum cast alloy
Friction Stir Processing (FSP) can be utilized to modify the microstructure of the surface layer and eliminate solidification defects. In this study FSP was used to improve the weldment microstructure of cast A356 aluminum alloy. Gas tungsten arc welding process was used for fusion welding with ER4043 filler metal and negative polarity. FSP was applied along the longitudinal direction of the weld with rotational and linear speed of 1000 RPM and 100 mm / min, respectively. To determine the phases produced during the process, X-ray diffraction (XRD) and X-ray spectrometer (EDS) was used. The microstructure of samples was studied by conventional light microscopy and scanning electron microscopy (SEM), to evaluate the abrasion resistance, a wear test with a constant load of 10 N was applied. Microstructural evaluations showed that FSP destroyed the coarse dendritic microstructure and dissolved the secondary hard and brittle phase (Al 5 FeSi) existing at grain boundaries of weld zone. Metallographical examinations showed that eutectic silicon particles are in the weld zone compared to the base metal indicating the greater influence of the FSP process in breaking and dispersing of silicon in the base metal. The average hardness of the as-received base metal, weld metal, weld zone after FSP and T6 heat treatment was 55, 59, 78 and 80 Vickers respectively. Tensile test results indicate a dramatic increase in yield strength, tensile strength and ductility of the samples after FSP. The tensile strength of the stir zone (SZ) was also greatly increased to 178 MPa, almost 37% higher than that of the base metal (BM). Wear test results showed that the FSP led to an increase increases in wear resistance of samples. The wear resistance of the SZ was also much (700%) that of the BM. Keywords: Optimize, Repair weld, Friction stir processing, GTAW, A356
چکيده در دهه هاي اخير به‌منظور کاهش در ميزان مصرف انرژي در صنايع و به خصوص در صنايع هوايي، آلياژ هاي سبک مورد توجه گسترده‌اي قرارگرفته‌اند. که در اين ميان آلياژ هاي آلومينيم به‌عنوان يک آلياژ سبک و با خواص مطلوبي چون نسبت استحکام به وزن بالا، هدايت حرارتي بالا، مقاومت به خوردگي، انعطاف‌پذيري و خواص سايشي مطلوب، به‌عنوان يک جايگزين مناسب در مقابل قطعات فولادي هستند. فرآيند اصطکاکي اغتشاشي((FSP يک فرآيند حالت نيمه جامد براي تغيير ريز ساختار و از بين بردن عيوب ريختگي به‌صورت موضعي در لايه سطحي است. در اين پژوهش، براي بهبود سختي، استحکام تسليم و خواص سايشي، سطوح آلياژ ريختگي آلومينيم A356 حاصل از جوشکاري ترميمي به‌منظور اصلاح ساختار جوش، فرآيند اصطکاکي اغتشاشي بر ناحيه جوش ذوبي آلياژ اعمال گرديد. براي انجام جوشکاري ذوبي از فرآيند جوشکاري قوسي تنگستن-گاز با قطبيت منفي و فلز پرکننده ER4043 استفاده شد. با توجه به اهميت حرارت ورودي بر ريزساختار و خواص مکانيکي، فرآيند FSP با استفاده از سرعت دوراني 1000rpm و سرعت خطي mm/min 100 که در ساير پژوهش‌هاي، انجام‌شده حالت بهينه‌اي بود انجام گرفت. هم چنين تأثير عمليات حرارتي T6 بر ريزساختار و خواص مکانيکي نمونه خام و نمونه‌اي که در بين ساير نمونه‌هاي عمليات حرارتي نشده داراي بهترين خواص بود انجام شد و سپس خواص نمونه هاي عمليات حرارتي شده مورد بررسي قرار گرفت. جهت تعيين فازهاي توليد شده در طي فرآيند از پراش پرتوايکس (XRD) و طيف‌سنج اشعه ايکس (EDS) استفاده‌شد و بررسي ريزساختارها به کمک متالوگرافي و ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) صورت پذيرفت. فرآيند FSP در امتداد خط جوش و در راستاي طولي اعمال گرديد؛ که باعث همگن نمودن ريز ساختار ريختگي، از بين بردن تخلخل‌ها و پخش ذرات سيليسيم با اندازه ذره مناسب و به‌طور يکنواخت در سر تا سر لايه هاي سطحي آلياژ گردي د،که بهبود ريز ساختار و خواص مکانيکي آلياژ آلومينيم A356 را به دنبال داشت. نتايج بررسي‌هاي ريزساختاري نشان‌ داد، که اعمال فرآيند اصطکاکي اغتشاشي روي جوش موجب خرد شدن ساختار دندريتي خشن حاصل از جوشکاري آلياژ ريختگي و انحلال فاز هاي ثانويه سخت و ‌ترد موجود در مرز دانه‌هاي ناحيه جوش مي شود. بررسي تصاوير متالوگرافي حاکي از همگن‌تر شدن سيليسيم يوتکتيک در ناحيه جوش نسبت به فلز پايه و تأثير بيشتر فرآيند اصطکاکي اغتشاشي در شکستن و خرد کردن سيليسيم در ساختار ناحيه جوش بود. بررسي توزيع سختي در نمونه‌ها حاکي از افزايش سختي به ترتيب براي فلز پايه، فلز جوش، منطقه اغتشاشي ناحيه جوش پس از فرآيند FSP و نمونه عمليات حرارتي شده به ميزان 55، 59، 78 و 80 ويکرز بود. نتايج آزمون کشش بيانگر افزايش چشمگير استحکام تسليم، استحکام کششي و ميزان انعطاف‌پذيري بعد از اعمال فرآيند اصطکاکي اغتشاشي بر ناحيه جوش بود. براي ارزيابي مقاومت به سايش، از آزمون سايش رفت و برگشتي و با بار ثابت 10 نيوتن استفاده شد. نتايج آزمون سايش نشان داد که فرآيند FSP مقاومت به سايش نمونه‌ها را افزايش مي دهد. کلمات کليدي: بهينه‌سازي، جوشکاري ترميمي، فرآيند اصطکاکي اغتشاشي، فرآيند GTAW ، A356

ارتقاء امنیت وب با وف بومی