اثر زمان و دماي غوطه وري بر مشخصات فصل مشترك آلومينيم خالص و فولاد ساده كربني

Effect of Immersion Time and Temperature on the Interface Characteristics of Pure Aluminium and Plain Carbon Steel

براي دستيابي به يك كامپوزيت جفت-فلزي قابل قبول از دو فلز، بررسي مشخصات فصل مشترك آنها ضروري به نظر مي‌رسد. در اين تحقيق اتصال بين يك نمونه فولاد ساده كربني و آلومينيم خالص تجاري و نحوه‌ تشكيل و رشد تركيبات بين‌فلزي در فصل مشترك مورد بررسي قرار گرفت. ميله‌هاي فولادي، در زمان‌هاي مختلف 5، 10، 15 و 20 دقيقه در دماهاي 680، 720، 760 و 800 درجۀ سانتيگراد، درون مذاب آلومينيم خالص نگه‌داشته شده و سپس از مذاب بيرون آورده و در هوا خنك شدند. پس از نمونه‌گيري از مقاطع، ريزساختار فصل مشترك تشكيل شده بين زيرلايه‌ي فولادي و آلومينيم با ميكروسكوپ نوري (OM)، ميكروسكوپ الكتروني (SEM)، اسپكتروسكوپي اشعه ايكس (EDS) و ريزسختي سنجي ويكرز مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه لايه‌ي بين‌فلزي از دوتركيب بين‌فلزي FeAl3 و Fe2Al5 تشكيل شده است. با افزايش دما و زمان غوطه‌وري نوع تركيبات تشكيل شده بدون تغيير بوده و فقط ضخامت لايه‌ي بين‌فلزي تغيير كرده است. براي بررسي سختي فازهاي تشكيل شده، تست ريزسختي سنجي ويكرز در راستاي عمود بر فصل مشترك نشان داد كه سختي فصل مشترك واكنشي ايجاد شده به دليل وجود تركيبات بين­فلزي سخت و ترد، بالاتر از سختي فلزات پايه فولاد و آلومينيم است. سينيتيك تشكيل تركيبات مورد بحث قرار گرفته است.

To reach an acceptable bimetallic composite product from two metals, interface characteristics needs to be investigated. In this work joining of commercial aluminium and a plain carbon steel and the formation and growth of intermetallic compounds at the interface was investigated. Steel rods were immersed into the pure aluminium melt at temperatures of 680, 720, 760 and 800 Celsius and kept for different times of 5, 10, 15 and 20 minutes, respectively and then were taken out and cooled in the air. After cross sectioning and sampling, the microstructure of interface between steel substrate and aluminium was studied by optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and Vickers hardness tests. The results showed that two intermetallic compounds, FeAl3 and Fe2Al5 are formed in the interface. Increasing the holding time and temperature changed the interface thickness and had no clear effects on the intermetallics types. Vickers hardness tests showed that the hardness of reaction interface was higher than aluminum and steel substrate due to presence of the above mentioned intermetallics. Kinetic of intermetallics formation are discussed.