بررسي اثر استفاده از نانو ذرات آلومينا بر ريز ساختار و خواص مكانيكي حاصل از جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي پيوسته چند پاسه آلومينيوم 2024-6T

Investigation on the effects of using Nano-size Al2O3 powder on the mechanical and microstructural in the multi-passes continuous friction stir welding of the 2024-T6

هدف از اين تحقيق بررسي اثر تعداد پاس بر روي خواص مكانيكي و ريزساختار جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي پيوسته لب به لب آلومينيوم 2024 با افزودن ذرات نانو آلومينا در درز جوشكاري است. تركيبي از سرعت دوراني و سرعت پيشروي بر روي نمونه ها اعمال شده است. نمونه بهينه با توجه به عدم وجود عيوب ظاهري و متالورژيكي در ريز ساختار و با توجه به بيشترين استحكام كششي نهايي انتخاب شد و ريز ساختارهاي حاصل با استفاده از ميكروسكوپ نوري و سطح شكست نمونه ورق خام و نمونه بهينه حكاكي شده با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج حاصل بيانگر آن است كه در جوشكاري با سرعت دوراني 1400 دور بر دقيقه و پيشروي 16 ميلي متر بر دقيقه در دو پاس جوشكاري پيوسته استحكام كششي نهايي نسبت به نمونه عاري از ذرات تقويتي نانو آلومينا بهبود يافته ولي با افزايش تعداد پاس جوشكاري استحكام كششي نهايي كمتر از استحكام نمونه بدون پودر شد. ميانگين سختي در ناحيه هم خورده جوش در نمونه جوشكاري شده با پودر نسبت به نمونه جوشكاري شده بدون پودر افزايش يافت، ولي افزايش تعداد پاس جوشكاري تاثير چشمگيري بر افزايش ميانگين سختي در ناحيه هم خورده نداشت. اندازه دانه نيز تا پاس دوم جوشكاري كاهش يافت و پس از آن با افزايش تعداد پاس جوشكاري در اندازه دانه تغيير چشمگيري مشاهده نشده است.

The main aim of this experiment is to investigate the effects of Nano-size Al2O3 on the mechanical properties and microstructure of multi-passes friction stir welding of Al 2024 lap joint. Nano particles were added into the joint line. A combination of rotational speed and travelling speeds were performed. Optical microscopy and scanning electron microscope were used to investigate the microstructure and fracture surface of samples respectively. Optimum condition (sample) was selected due to highest ultimate tensile strength (UTS). It was seen that sample which included Nano particles and fabricated by 1400 rev/min rotational speed and 16 mm/min travelling speed in second pass of continues welding had improvement in UTS in comparison to one pass welded sample of particle freeand after that increasing the number of passes reduce the UTS. The average micro hardness of the sample which was particle rich were increased in comparison to particle free sample in nugget zone. Increasing the number of passes was not effect average micro hardness in nugget zone significantly. Grain sizes were reduced by 2 passes welding and after that no significant reduction has been seen.