Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Rezaian,Fatallah Karimzadeh
احمد رضائیان (استاد راهنما) فتح اله کریم زاده (استاد راهنما)
 
STUDENT
Bahman Maleki azar
بهمن ملکی آذر

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394
: The mechanical properties of the welded joints of the 2024 aluminum alloy have been studied by many researchers, although, few researches investigated the welding of nano and bimodal (nano and ultrafine grained) structures. Recently, bimodal structures with excellent mechanical properties have been noticed significantly. In this study, 2024 aluminum alloy with bimodal structure was used for friction stir spot welding, and the mechanical properties and microstructure of the weld were investigated. In order to achieve the bimodal structure in the 2024 aluminum alloy, the solid solution treatment and cyro rolling process to reduce thickness up to 85% was utilized. Then, to improve strenght and ductility, aging heat treatment (6 hours at 160 ° C) was carried out. Afterward, a bimodal structure containing nanoscale and submicron grains with strengthening S phase precipitates (Al 2 CuMg) was obtained. The results show that, the ultimate tensile strength was 39% improved. For mentioned sample, the hardness and elongation were 170 Hv and 11% respectively. Using mentioned process for the 2024 alloy, reveals improving strength and ductility simultaneously. Mechanical tests shown that Welding on cryo rolled alloy, cryo rolled and aged and 2024-T3 (with normal grain size) with rotational speeds of 1360 rpm, plunge depth of 2.3 mm, plunge rate of 2 mm / min and dwell time of 10 seconds as optimal conditions. The Welding zone of samples reveal fine and equiaxed grains because of the occurrence of dynamic recrystallization. In this case, the maximum failure load was 5280 N for the cryo rolled sample. Maximum failure load for cryo rolled and aged and 2024-T3 samples were 4830 and 4690 N respectively. Increasing the strength of the cryo rolled alloy was attributed to the finer grain size of the welding zone and the formation of S-phase during the welding process. Keywords: Bimodal structure, Aluminum 2024, Cryorolling, Friction stir spot welding
تاکنون خواص مکانیکی اتصالات جوشکاری شده آلیاژ آلومینیوم 2024 توسط محققان زیادی مورد بررسی قرار گرفته است، اما پژوهش‌های بسیار کمی بر روی اتصال ساختارهای نانو و دوگانه (نانو و فوق‌ریزدانه) صورت گرفته‌است. از آنجا که ساختارهای دوگانه دارای خواص مکانیکی عالی هستند، اخیراً بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند. در پژوهش حاضر آلیاژ 2024 با ساختار دوگانه به روش جوشکاری اصطکاکی‌اغتشاشی نقطه‌ای جوشکاری شد و خواص مکانیکی و ریزساختار منطقه جوش مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور برای رسیدن به ساختار دوگانه در آلیاژ 2024 ، پس از انجام عملیات آنیل انحلالی (55 دقیقه در دمای °C495)، آلیاژ مذکور تا کاهش ضخامت 85 درصد تحت فرآیند نورد تبریدی قرار گرفت. سپس به منظور حصول هم‌زمان استحکام و انعطاف پذیری، عملیات پیر سازی (6 ساعت در°C 160) روی آلیاژ انجام شد. پس از عملیات نورد و پیرسازی، ساختار دانه بندی دوگانه حاوی دانه های بسیار ریز در کنار دانه های میکرومتری به همراه رسوبات استحکام‌بخش فاز S (Al 2 CuMg) حاصل گردید. استحکام کششی نهایی آلیاژ نورد تبریدی و پیرسازی‌شده 39 درصد بهبود یافته و به MPa 610 رسید. سختی 170 ویکرز و انعطاف پذیری 11% برای آلیاژ نورد تبریدی و پیرسازی شده به دست آمد. به کارگیری این فرایند روی آلیاژ 2024 تلفیق مناسبی از استحکام و انعطاف‌پذیری را حاصل نمود. جوشکاری بر روی آلیاژ نورد تبریدی‌شده، نورد تبریدی و پیرسازی‌شده و نمونه شاهد T3-2024 با اندازه دانه معمولی با پارامترهای سرعت دورانی1360 دور بر دقیقه، عمق فروروی 2/3 میلیمتر، نرخ فروروی 2 میلیمتر بر دقیقه و زمان نگه‌داری 10 ثانیه بر اساس نتایج آزمون های مکانیکی به عنوان شرایط بهینه انتخاب شد. در ناحیه جوش هرسه نمونه به علت رخداد تبلور مجدد دینامیکی در اثر تغییر شکل پلاستیک شدید در دمای بالا ریزساختار به صورت دانه‌های ریز و هم‌محور مشاهده شد. در این حالت بیشترین نیروی شکست برای نمونه نورد تبریدی‌شده برابر با 5280N به‌دست آمد. بیشینه نیروی شکست برای نمونه نورد تبریدی و پیرسازی‌شده 4830N و برای نمونه شاهد T3-2024 با اندازه دانه معمولی 4690 حاصل شد. استحکام بیشتر جوش آلیاژ نورد تبریدی‌شده به اندازه دانه کوچکتر در ناحیه جوش و ایجاد رسوبات ریز استحکام‌بخش فاز S در اثر دمای فرایند جوشکاری نسبت داده‌شد. همچنین درشت شدن رسوبات فاز S و پدیده فراپیری در ناحیه جوش آلیاژ نورد تبریدی و پیرسازی‌شده و نمونه شاهد به علت حرارت ورودی فرایند جوشکاری مشاهده شد که باعث افت خواص مکانیکی جوش آن‌ها گردید. کلمات کلیدی: ساختار دوگانه، آلومینیوم 2024 ، نورد تبریدی، جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه‌ای

ارتقاء امنیت وب با وف بومی