Skip to main content
SUPERVISOR
Fatallah Karimzadeh,Ahmad Rezaian
فتح اله کریم زاده (استاد راهنما) احمد رضائیان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Payam Gheysari
پیام قیصری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Evaluation of microstructure and mechanical properties of an ultrafine grained / nanostructured AA2024 welded by resistance spot welding processing
There have been tremendous studies on mechanical properties of welded 2024 aluminum alloys with coarse grain size structure. However, for structures characterized with bimodal grain size distribution, (i.e. Ultrafine / micro grain size) it needs more investigations. Such structures have been reported to exhibit great mechanical and physical properties. In order to compensate poor mechanical properties of 2024 aluminum alloy, in this research, aluminum samples were initially produced with bimodal structure by employing cry-rolling practice. 2024 aluminum alloy with the dimension of 80 mm × 50 mm × 8 mm were cryorolled with 85% reduction, and then for generation of bimodal structure which in turn could result in simultaneous strength and ductility, samples were aged for 6 hours at temperature of 160 0 C. Microstructural observations and phase analysis results after the rolling showed bimodal structure including ultrafine-grain along with grains in the size of micrometer, and also Al 2 CuMg-strengthening precipitations in the size of 30-50 nm. The tensile strength, hardness and ductility values of 552 MPa, 170 HV and 10%, respectively, were obtained. The first two were considerably increased whereas the ductility was slightly decreased. Due to high sensitivity of ultrafine-grain materials to temperature, Resistant Spot Welding joining process was used, having minimum exposure time and small weld pool size. All samples were joined employing welding parameters contained 3 kN electrode force, 0.1 S time and 55-105 kA welding current. According to mechanical tests, the best welding current of 95 KA for cryorolled samples, and also cryorolled and aged samples was determined. Maximum fracture force values of 5400 N and 4920 N were achieved for the above mentioned samples, respectively. On the other hand, the maximum fracture force value of 4280 N was examined for 2024-T3 aluminum samples welded with the current of 85 KA. It was also observed that larger size of weld nugget in cryorolled samples resulted in increasing in strength comparing to the one for other samples. Furthermore, similar hardness values were obtained in weld areas of all three samples, having lower hardness than those of the base materials. All three samples showed interfacial fracture mode after tensile tests. In addition, resolving of Al 2 CuMg strengthening precipitations (detected by phase analysis) led to hardness decrease in the melted zone.
تاکنون خواص مکانیکی در اتصالات آلیاژ آلومینیوم 2024 درشت دانه توسط پژوهشگران دیگر مورد بررسی قرار گرفته است. اما آنچه حاِئز اهمیت است ارزیابی این خواص اتصال در آلیاژهای با ساختارهای دوگانه (نانو و میکرو) می باشد. این ساختارها به دلیل خواص مکانیکی و فیزیکی عالی در سال های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته اند لذا بررسی خواص مکانیکی این اتصالات حائز اهمیت است. در این پژوهش به منظور برطرف کردن خواص ضعیف آلیاژ آلومینیوم 2024 و بهره مندی از ویژگی های مناسب آن در صنایع، ابتدا آلومینیوم با ساختار دوگانه به روش نورد تبریدی تولید و سپس به روش جوشکاری مقاومتی نقطه ای جوشکاری شد. نمونه های آلومینیوم اولیه در ابعاد mm 8×50×80 آماده شد و به روش نورد تبریدی تا %85 کاهش ضخامت نورد انجام گرفت. سپس به منظور حصول همزمان استحکام و انعطاف پذیری نمونه ها در دمای 0 C 160 به مدت 6 ساعت جهت ایجاد ساختار دوگانه پیرسازی شد. بررسی های ریزساختاری و نتایج آنالیز فازی پس از عملیات نورد ساختار دانه بندی دوگانه حاوی دانه های بسیار ریز در کنار دانه های میکرومتری به همراه رسوبات استحکام بخش فاز Al 2 CuMg با اندازه دانه nm 70-30 را نشان می دهد. میزان استحکام کششی بدست آمده برابر با 552 مگاپاسکال، میزان سختی برابر با HV 170 و میزان انعطاف پذیری برابر با %10 به دست آمد که دو مورد اول افزایش چشمگیری داشتند و مورد سوم نیز کاهش چند درصدی داشت. از آنجا که در مواد فوق ریزدانه حساسیت به دما بالاست از جوشکاری مقاومتی نقطه ای به خاطر زمان کم و حوضچه مذاب کوچک و قابلیت اتوماسیون برای جوشکاری قطعات استفاده شد. همه نمونه ها با نیروی الکترود 3 کیلو نیوتن، زمان جوشکاری 1/0 ثانیه و جریان 55 الی 105 کیلو آمپر جوشکاری شد. بر اساس آزمون های مکانیکی انجام شده روی نمونه های جوشکاری شده جریان KA 95 برای نمونه hy;های نورد تیریدی شده بدون پیرسازی و نورد تبریدی شده و سپس پیرسازی شده بدست آمد. بیشینه نیروی شکست بدست آمده در این دو حالت به ترتیب برابر با 5400 و 4920 نیوتن بدست آمد. در حالیکه بیشینه نیرو برای نمونه آلومینیوم T3-2024 در جریان KA 85 و به میزان 4280 نیوتن بدست آمد. دلیل افزایش استحکام نمونه های نورد تبریدی شده نسبت به نمونه های معمولی ناشی از بزرگتر بودن اندازه دکمه جوش در این نمونه ها است. میزان سختی بدست آمده در منطقه جوش به خاطر ذوب شدن منطقه مورد نظر در هر سه نمونه شبیه هم و پایین تر از میزان سختی در فلز پایه بود. نوع شکست در هر سه نمونه از نوع شکست فصل مشترکی بود. نتایج آنالیز فازی حاکی از انحلال رسوبات فاز استحکام بخش Al 2 CuMg در منطقه ذوب بود که سبب کاهش سختی در این منطقه شده است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی