Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Shamanian esfahani,Alireza Alafchian
مرتضي شمعانيان اصفهاني (استاد راهنما) عليرضا علافچيان (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohammad Soltani
محمد سلطاني

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
چکيده جوش پذيري ضعيف يکي از دلايل محدود بودن کاربرد آلياژ آلومينيوم 2024 است و همواره به عنوان معضلي براي اتصال اين آلياژ تلقي مي‌شود. در اين پژوهش آلياژ آلومينيوم 2024 به روش اتصال فاز مايع گذرا با استفاده از لايه واسط مسي به ضخامت 50 ميکرومتر و در خلا 2- 10 ميلي‌بار اتصال داده شد. براي اين منظور از ورق آلومينيوم 2024 با ضخامت 3 ميلي‌متر و در حالت آنيل شده استفاده شد. دماهاي در نظر گرفته شده براي اتصال با توجه به دماي يوتکتيک تعادلي مس و آلومينيوم و همچنين دماي ساليدوس آلياژ در محدوده 550 تا 580 درجه سانتي‌گراد انتخاب شد و اتصال در زمان‌هاي 20، 40 و 60 دقيقه ايجاد شد. براي بررسي‌هاي ريز ساختاري اتصال، خواص درز اتصال و سطوح شکست اتصال‌ها از ميکروسکوپ نوري و ميکروسکوپ الکتروني روبشي استفاده شد. از الگوي پراش پرتوي ايکس براي شناسايي فازها و ترکيبات تشکيل شده در ناحيه اتصال و سطوح شکست استفاده شد. يافته‌هاي پژوهش نشان داد که در حوالي درز اتصال، ترکيبات بين‌فلزي سخت، ترکيبات يوتکتيک و گاهي حفره‌ها و ترک‌هايي ديده مي‌شوند. اکثر حفرات توسط فاز جامد Al- ? پرشده‌اند و ترکيب يوتکتيکي از فازهاي ? و ترکيب بين‌فلزي Al 2 Cu، در بين دانه‌هاي فلز پايه و دانه‌هاي اوليه ايجاد شده در حين اتصال ديده مي‌شود. در دماهاي بالاتر ميزان نفوذ بيشتري از درز اتصال به عمق فلز پايه مشاهده مي‌شود، از طرفي با افزايش دماي اتصال رشد دانه در فلز پايه بيش‌تر شده است. بررسي پروفيل سختي عمود بر درز اتصال نشان مي‌دهد با افزايش دما و زمان، ميزان سختي حوالي درز اتصال کاهش يافته و در نواحي دورتر افزايش اندکي رخ داده است. در دماي 550 درجه سانتي‌گراد اتصال قابل قبولي ايجاد نشده است در حالي که در دماي 580 درجه سانتي‌گراد با افزايش زمان استحکام اتصال افزايش مي‌يابد به طوري که در زمان 60 دقيقه به حدود 50% استحکام برشي فلز پايه مي‌رسد. دليل اين افزايش استحکام وجود زمان کافي براي تکميل انجماد هم‌دما و کاهش فازها و ترکيبات ترد در ساختار درز اتصال است. از طرفي در دماي 600 درجه‌ سانتي‌گراد با افزايش زمان از 20 به 40 دقيقه نمونه دچار لهيدگي و ذوب مي‌شود. سطوح شکست بررسي شده در همه نمونه‌ها حاکي از شکست ترد مي‌باشد اما با افزايش زمان اتصال نشانه‌هايي مبني بر نرم‌تر بودن شکست قابل مشاهده است. کلمات کليدي: آلياژ 2024،اتصال فاز مايع گذرا، لايه واسطه، انجماد همدما، Al 2 Cu، استحکام برشي

ارتقاء امنیت وب با وف بومی