Skip to main content
SUPERVISOR
Fatallah Karimzadeh,Mohammad Hossei Enayati
فتح اله کریم زاده (استاد راهنما) محمدحسین عنایتی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad reza Sadeghi Behnoyi
محمدرضا صادقی بهنوئی

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
در دهه های اخیر به‌منظور کاهش در میزان مصرف انرژی در صنایع و به خصوص در صنایع هوایی، آلیاژ های سبک مورد توجه گسترده‌ای قرارگرفته‌اند. که در این میان آلیاژ های آلومینیم به‌عنوان یک آلیاژ سبک و با خواص مطلوبی چون نسبت استحکام به وزن بالا، هدایت حرارتی بالا، مقاومت به خوردگی، انعطاف‌پذیری و خواص سایشی مطلوب، به‌عنوان یک جایگزین مناسب در مقابل قطعات فولادی هستند. فرآیند اصطکاکی اغتشاشی((FSP یک فرآیند حالت نیمه جامد برای تغییر ریز ساختار و از بین بردن عیوب ریختگی به‌صورت موضعی در لایه سطحی است. در این پژوهش، برای بهبود سختی، استحکام تسلیم و خواص سایشی، سطوح آلیاژ ریختگی آلومینیم A356 حاصل از جوشکاری ترمیمی به‌منظور اصلاح ساختار جوش، فرآیند اصطکاکی اغتشاشی بر ناحیه جوش ذوبی آلیاژ اعمال گردید. برای انجام جوشکاری ذوبی از فرآیند جوشکاری قوسی تنگستن-گاز با قطبیت منفی و فلز پرکننده ER4043 استفاده شد. با توجه به اهمیت حرارت ورودی بر ریزساختار و خواص مکانیکی، فرآیند FSP با استفاده از سرعت دورانی 1000rpm و سرعت خطی mm/min 100 که در سایر پژوهش‌های، انجام‌شده حالت بهینه‌ای بود انجام گرفت. هم چنین تأثیر عملیات حرارتی T6 بر ریزساختار و خواص مکانیکی نمونه خام و نمونه‌ای که در بین سایر نمونه‌های عملیات حرارتی نشده دارای بهترین خواص بود انجام شد و سپس خواص نمونه های عملیات حرارتی شده مورد بررسی قرار گرفت. جهت تعیین فازهای تولید شده در طی فرآیند از پراش پرتوایکس (XRD) و طیف‌سنج اشعه ایکس (EDS) استفاده‌شد و بررسی ریزساختارها به کمک متالوگرافی و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) صورت پذیرفت. فرآیند FSP در امتداد خط جوش و در راستای طولی اعمال گردید؛ که باعث همگن نمودن ریز ساختار ریختگی، از بین بردن تخلخل‌ها و پخش ذرات سیلیسیم با اندازه ذره مناسب و به‌طور یکنواخت در سر تا سر لایه های سطحی آلیاژ گردی د،که بهبود ریز ساختار و خواص مکانیکی آلیاژ آلومینیم A356 را به دنبال داشت. نتایج بررسی‌های ریزساختاری نشان‌ داد، که اعمال فرآیند اصطکاکی اغتشاشی روی جوش موجب خرد شدن ساختار دندریتی خشن حاصل از جوشکاری آلیاژ ریختگی و انحلال فاز های ثانویه سخت و ‌ترد موجود در مرز دانه‌های ناحیه جوش می شود. بررسی تصاویر متالوگرافی حاکی از همگن‌تر شدن سیلیسیم یوتکتیک در ناحیه جوش نسبت به فلز پایه و تأثیر بیشتر فرآیند اصطکاکی اغتشاشی در شکستن و خرد کردن سیلیسیم در ساختار ناحیه جوش بود. بررسی توزیع سختی در نمونه‌ها حاکی از افزایش سختی به ترتیب برای فلز پایه، فلز جوش، منطقه اغتشاشی ناحیه جوش پس از فرآیند FSP و نمونه عملیات حرارتی شده به میزان 55، 59، 78 و 80 ویکرز بود. نتایج آزمون کشش بیانگر افزایش چشمگیر استحکام تسلیم، استحکام کششی و میزان انعطاف‌پذیری بعد از اعمال فرآیند اصطکاکی اغتشاشی بر ناحیه جوش بود. برای ارزیابی مقاومت به سایش، از آزمون سایش رفت و برگشتی و با بار ثابت 10 نیوتن استفاده شد. نتایج آزمون سایش نشان داد که فرآیند FSP مقاومت به سایش نمونه‌ها را افزایش می دهد. کلمات کلیدی: بهینه‌سازی، جوشکاری ترمیمی، فرآیند اصطکاکی اغتشاشی، فرآیند GTAW ، A356

ارتقاء امنیت وب با وف بومی