Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Rezaian,Fatallah Karimzadeh
احمد رضائيان (استاد راهنما) فتح اله کريم زاده (استاد راهنما)
 
STUDENT
Bahman Maleki azar
بهمن ملکي 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 مکانيکي اتصالات جوشکاري شده آلياژ آلومينيوم 2024 توسط محققان زيادي مورد بررسي قرار گرفته است، اما پژوهش‌هاي بسيار کمي بر روي اتصال ساختارهاي نانو و دوگانه (نانو و فوق‌ريزدانه) صورت گرفته‌است. از آنجا که ساختارهاي دوگانه داراي خواص مکانيکي عالي هستند، اخيراً بسيار مورد توجه قرار گرفته‌اند. در پژوهش حاضر آلياژ 2024 با ساختار دوگانه به روش جوشکاري اصطکاکي‌اغتشاشي نقطه‌اي جوشکاري شد و خواص مکانيکي و ريزساختار منطقه جوش مورد بررسي قرار گرفت. بدين منظور براي رسيدن به ساختار دوگانه در آلياژ 2024 ، پس از انجام عمليات آنيل انحلالي (55 دقيقه در دماي °C495)، آلياژ مذکور تا کاهش ضخامت 85 درصد تحت فرآيند نورد تبريدي قرار گرفت. سپس به منظور حصول هم‌زمان استحکام و انعطاف پذيري، عمليات پير سازي (6 ساعت در°C 160) روي آلياژ انجام شد. پس از عمليات نورد و پيرسازي، ساختار دانه بندي دوگانه حاوي دانه هاي بسيار ريز در کنار دانه هاي ميکرومتري به همراه رسوبات استحکام‌بخش فاز S (Al 2 CuMg) حاصل گرديد. استحکام کششي نهايي آلياژ نورد تبريدي و پيرسازي‌شده 39 درصد بهبود يافته و به MPa 610 رسيد. سختي 170 ويکرز و انعطاف پذيري 11% براي آلياژ نورد تبريدي و پيرسازي شده به دست آمد. به کارگيري اين فرايند روي آلياژ 2024 تلفيق مناسبي از استحکام و انعطاف‌پذيري را حاصل نمود. جوشکاري بر روي آلياژ نورد تبريدي‌شده، نورد تبريدي و پيرسازي‌شده و نمونه شاهد T3-2024 با اندازه دانه معمولي با پارامترهاي سرعت دوراني1360 دور بر دقيقه، عمق فروروي 2/3 ميليمتر، نرخ فروروي 2 ميليمتر بر دقيقه و زمان نگه‌داري 10 ثانيه بر اساس نتايج آزمون هاي مکانيکي به عنوان شرايط بهينه انتخاب شد. در ناحيه جوش هرسه نمونه به علت رخداد تبلور مجدد ديناميکي در اثر تغيير شکل پلاستيک شديد در دماي بالا ريزساختار به صورت دانه‌هاي ريز و هم‌محور مشاهده شد. در اين حالت بيشترين نيروي شکست براي نمونه نورد تبريدي‌شده برابر با 5280N به‌دست آمد. بيشينه نيروي شکست براي نمونه نورد تبريدي و پيرسازي‌شده 4830N و براي نمونه شاهد T3-2024 با اندازه دانه معمولي 4690 حاصل شد. استحکام بيشتر جوش آلياژ نورد تبريدي‌شده به اندازه دانه کوچکتر در ناحيه جوش و ايجاد رسوبات ريز استحکام‌بخش فاز S در اثر دماي فرايند جوشکاري نسبت داده‌شد. همچنين درشت شدن رسوبات فاز S و پديده فراپيري در ناحيه جوش آلياژ نورد تبريدي و پيرسازي‌شده و نمونه شاهد به علت حرارت ورودي فرايند جوشکاري مشاهده شد که باعث افت خواص مکانيکي جوش آن‌ها گرديد. کلمات کليدي: ساختار دوگانه، آلومينيوم 2024 ، نورد تبريدي، جوشکاري اصطکاکي اغتشاشي نقطه‌اي

ارتقاء امنیت وب با وف بومی