Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Shamanian esfahani,Alireza Alafchian
مرتضی شمعانیان اصفهانی (استاد راهنما) علیرضا علافچیان (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohammad Soltani
محمد سلطانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Transient Liquid Phase Bonding of 2024 Aluminum Alloy and Evaluation of Joint Properties
In this study, 2024 Aluminum alloy was bonded by transient liquid phase method using a 50 micrometer copper foil and under a 10 -2 mbar vacuum. For this purpose, 3mm thickness aluminum sheet has been used in annealed state. Temperatures considered for the bonding between 550-600°C according to the equilibrium Cu-Al eutectic temperature and the solidus temperature of the alloy. Joining was carried out in 20, 40 and 60 minutes bonding times. Microstructure of the bonded joint was investigated by optical microscopy, to identifying eutectic and intermetallic compounds, energy dispersive X-ray spectroscopy and X-ray diffraction were used. Fracture surfaces was studied by scanning electron microscopy. Results shows that there is intermetallic and eutectic compounds, porosities and cracks around the joint line. Most porosities has been filled by Al-? phase and ? + Al 2 Cu eutectic compound can be seen in grain boundaries. In higher temperatures more amount of copper diffuse through the base metal and more grain growing occurs. Hardness profiles show a drop near the joint line by temperature and time increasing. At 550°C, no acceptable joint has been created while at 580°C the joint shear strength enhanced by time increasing and in 60 minutes bonding time reached to 50% of base metal shear strength. Adequate bonding time for completion of isothermal solidification which reduced brittle compounds and phases within joint area is the reason of this enhancement in shear strength. At 600°C by increasing time from 20 to 40 minutes samples begin to deformation and melting. Fractured surfaces show brittle fracture in all of samples. Keywords : 2024 aluminum alloy, transient liquid phase bonding, isothermal solidification, Al2Cu
جوش پذیری ضعیف یکی از دلایل محدود بودن کاربرد آلیاژ آلومینیوم 2024 است و همواره به عنوان معضلی برای اتصال این آلیاژ تلقی می‌شود. در این پژوهش آلیاژ آلومینیوم 2024 به روش اتصال فاز مایع گذرا با استفاده از لایه واسط مسی به ضخامت 50 میکرومتر و در خلا 2- 10 میلی‌بار اتصال داده شد. برای این منظور از ورق آلومینیوم 2024 با ضخامت 3 میلی‌متر و در حالت آنیل شده استفاده شد. دماهای در نظر گرفته شده برای اتصال با توجه به دمای یوتکتیک تعادلی مس و آلومینیوم و همچنین دمای سالیدوس آلیاژ در محدوده 550 تا 580 درجه سانتی‌گراد انتخاب شد و اتصال در زمان‌های 20، 40 و 60 دقیقه ایجاد شد. برای بررسی‌های ریز ساختاری اتصال، خواص درز اتصال و سطوح شکست اتصال‌ها از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. از الگوی پراش پرتوی ایکس برای شناسایی فازها و ترکیبات تشکیل شده در ناحیه اتصال و سطوح شکست استفاده شد. یافته‌های پژوهش نشان داد که در حوالی درز اتصال، ترکیبات بین‌فلزی سخت، ترکیبات یوتکتیک و گاهی حفره‌ها و ترک‌هایی دیده می‌شوند. اکثر حفرات توسط فاز جامد Al- ? پرشده‌اند و ترکیب یوتکتیکی از فازهای ? و ترکیب بین‌فلزی Al 2 Cu، در بین دانه‌های فلز پایه و دانه‌های اولیه ایجاد شده در حین اتصال دیده می‌شود. در دماهای بالاتر میزان نفوذ بیشتری از درز اتصال به عمق فلز پایه مشاهده می‌شود، از طرفی با افزایش دمای اتصال رشد دانه در فلز پایه بیش‌تر شده است. بررسی پروفیل سختی عمود بر درز اتصال نشان می‌دهد با افزایش دما و زمان، میزان سختی حوالی درز اتصال کاهش یافته و در نواحی دورتر افزایش اندکی رخ داده است. در دمای 550 درجه سانتی‌گراد اتصال قابل قبولی ایجاد نشده است در حالی که در دمای 580 درجه سانتی‌گراد با افزایش زمان استحکام اتصال افزایش می‌یابد به طوری که در زمان 60 دقیقه به حدود 50% استحکام برشی فلز پایه می‌رسد. دلیل این افزایش استحکام وجود زمان کافی برای تکمیل انجماد هم‌دما و کاهش فازها و ترکیبات ترد در ساختار درز اتصال است. از طرفی در دمای 600 درجه‌ سانتی‌گراد با افزایش زمان از 20 به 40 دقیقه نمونه دچار لهیدگی و ذوب می‌شود. سطوح شکست بررسی شده در همه نمونه‌ها حاکی از شکست ترد می‌باشد اما با افزایش زمان اتصال نشانه‌هایی مبنی بر نرم‌تر بودن شکست قابل مشاهده است. کلمات کلیدی: آلیاژ 2024،اتصال فاز مایع گذرا، لایه واسطه، انجماد همدما، Al 2 Cu، استحکام برشی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی