Skip to main content
SUPERVISOR
Fatallah Karimzadeh,Ahmad Rezaian
فتح اله کريم زاده (استاد راهنما) احمد رضائيان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Payam Gheysari
پيام قيصري

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Evaluation of microstructure and mechanical properties of an ultrafine grained / nanostructured AA2024 welded by resistance spot welding processing
There have been tremendous studies on mechanical properties of welded 2024 aluminum alloys with coarse grain size structure. However, for structures characterized with bimodal grain size distribution, (i.e. Ultrafine / micro grain size) it needs more investigations. Such structures have been reported to exhibit great mechanical and physical properties. In order to compensate poor mechanical properties of 2024 aluminum alloy, in this research, aluminum samples were initially produced with bimodal structure by employing cry-rolling practice. 2024 aluminum alloy with the dimension of 80 mm × 50 mm × 8 mm were cryorolled with 85% reduction, and then for generation of bimodal structure which in turn could result in simultaneous strength and ductility, samples were aged for 6 hours at temperature of 160 0 C. Microstructural observations and phase analysis results after the rolling showed bimodal structure including ultrafine-grain along with grains in the size of micrometer, and also Al 2 CuMg-strengthening precipitations in the size of 30-50 nm. The tensile strength, hardness and ductility values of 552 MPa, 170 HV and 10%, respectively, were obtained. The first two were considerably increased whereas the ductility was slightly decreased. Due to high sensitivity of ultrafine-grain materials to temperature, Resistant Spot Welding joining process was used, having minimum exposure time and small weld pool size. All samples were joined employing welding parameters contained 3 kN electrode force, 0.1 S time and 55-105 kA welding current. According to mechanical tests, the best welding current of 95 KA for cryorolled samples, and also cryorolled and aged samples was determined. Maximum fracture force values of 5400 N and 4920 N were achieved for the above mentioned samples, respectively. On the other hand, the maximum fracture force value of 4280 N was examined for 2024-T3 aluminum samples welded with the current of 85 KA. It was also observed that larger size of weld nugget in cryorolled samples resulted in increasing in strength comparing to the one for other samples. Furthermore, similar hardness values were obtained in weld areas of all three samples, having lower hardness than those of the base materials. All three samples showed interfacial fracture mode after tensile tests. In addition, resolving of Al 2 CuMg strengthening precipitations (detected by phase analysis) led to hardness decrease in the melted zone.
تاکنون خواص مکانيکي در اتصالات آلياژ آلومينيوم 2024 درشت دانه توسط پژوهشگران ديگر مورد بررسي قرار گرفته است. اما آنچه حاِئز اهميت است ارزيابي اين خواص اتصال در آلياژهاي با ساختارهاي دوگانه (نانو و ميکرو) مي باشد. اين ساختارها به دليل خواص مکانيکي و فيزيکي عالي در سال هاي اخير بسيار مورد توجه قرار گرفته اند لذا بررسي خواص مکانيکي اين اتصالات حائز اهميت است. در اين پژوهش به منظور برطرف کردن خواص ضعيف آلياژ آلومينيوم 2024 و بهره مندي از ويژگي هاي مناسب آن در صنايع، ابتدا آلومينيوم با ساختار دوگانه به روش نورد تبريدي توليد و سپس به روش جوشکاري مقاومتي نقطه اي جوشکاري شد. نمونه هاي آلومينيوم اوليه در ابعاد mm 8×50×80 آماده شد و به روش نورد تبريدي تا %85 کاهش ضخامت نورد انجام گرفت. سپس به منظور حصول همزمان استحکام و انعطاف پذيري نمونه ها در دماي 0 C 160 به مدت 6 ساعت جهت ايجاد ساختار دوگانه پيرسازي شد. بررسي هاي ريزساختاري و نتايج آناليز فازي پس از عمليات نورد ساختار دانه بندي دوگانه حاوي دانه هاي بسيار ريز در کنار دانه هاي ميکرومتري به همراه رسوبات استحکام بخش فاز Al 2 CuMg با اندازه دانه nm 70-30 را نشان مي دهد. ميزان استحکام کششي بدست آمده برابر با 552 مگاپاسکال، ميزان سختي برابر با HV 170 و ميزان انعطاف پذيري برابر با %10 به دست آمد که دو مورد اول افزايش چشمگيري داشتند و مورد سوم نيز کاهش چند درصدي داشت. از آنجا که در مواد فوق ريزدانه حساسيت به دما بالاست از جوشکاري مقاومتي نقطه اي به خاطر زمان کم و حوضچه مذاب کوچک و قابليت اتوماسيون براي جوشکاري قطعات استفاده شد. همه نمونه ها با نيروي الکترود 3 کيلو نيوتن، زمان جوشکاري 1/0 ثانيه و جريان 55 الي 105 کيلو آمپر جوشکاري شد. بر اساس آزمون هاي مکانيکي انجام شده روي نمونه هاي جوشکاري شده جريان KA 95 براي نمونه hy;هاي نورد تيريدي شده بدون پيرسازي و نورد تبريدي شده و سپس پيرسازي شده بدست آمد. بيشينه نيروي شکست بدست آمده در اين دو حالت به ترتيب برابر با 5400 و 4920 نيوتن بدست آمد. در حاليکه بيشينه نيرو براي نمونه آلومينيوم T3-2024 در جريان KA 85 و به ميزان 4280 نيوتن بدست آمد. دليل افزايش استحکام نمونه هاي نورد تبريدي شده نسبت به نمونه هاي معمولي ناشي از بزرگتر بودن اندازه دکمه جوش در اين نمونه ها است. ميزان سختي بدست آمده در منطقه جوش به خاطر ذوب شدن منطقه مورد نظر در هر سه نمونه شبيه هم و پايين تر از ميزان سختي در فلز پايه بود. نوع شکست در هر سه نمونه از نوع شکست فصل مشترکي بود. نتايج آناليز فازي حاکي از انحلال رسوبات فاز استحکام بخش Al 2 CuMg در منطقه ذوب بود که سبب کاهش سختي در اين منطقه شده است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی