جوشكاري و تقويت همزمان آلياژهاي آلومينيوم با نانو ذرات اكسيدي و تركيبات بين فلزي به روش سنتز احتراقي

Simultaneous welding and reinforcing of aluminum alloys with oxide Nano particles and intermetallic compounds using combustion synthesis

در اين تحقيق، انرژي گرمايي آزاد شده از واكنش هاي سنتز احتراقي در سيستم پودري Al-Ni-CuO براي جوشكاري آلياژ آلومينيوم 1100 مورد استفاده قرار گرفت. قرص پودري واكنش كننده بين دو صفحه ي آلياژي آلومينيوم، كه قبلا آماده سازي سطحي شده بودند، قرار گرفت و اين مجموعه تا بالاتر از دماي شروع واكنش حرارت داده شد. سطح مقطع اتصال بدست آمده كه شامل نواحي جوش، محيط واكنش كرده و فلز پايه است به كمك ميكروسكوپ هاي نوري و الكتروني روبشي مجهز به آناليزگر EDS و همچنين با استفاده از آزمايش پراش اشعه ايكس مورد بررسي قرار گرفت. ميكروسختي سنجي ويكرز نيز در سطح مقطع جوش انجام شد. نتايج نشان داد كه ضخامتي حدود 800μm از سطح فلزات پايه ذوب شده است و عناصر آلياژي از قرص واكنش كننده به داخل فلز پايه نفوذ كرده و تركيبات بين فلزي مختلفي مانند Al7Cu4Ni و Al3Ni2 تشكيل داده اند. نانو ذرات Al2O3 نيز به صورت درجا و در نتيجه ي اتفاق افتادن واكنش ترميت تشكيل شده اند. اين تركيبات بين فلزي و اكسيدي به عنوان فاز تقويت كننده عمل كرده و سختي نواحي جوش و قرص پودري واكنش كرده را نسبت به فلز پايه بسيار افزايش داده اند. استحكام برشي اتصال بدست آمده حدود 27 مگاپاسكال تعيين شد.

In this work, the released heat from the combustion synthesis reactions in Al -CuO –Ni system was used for welding of Aluminum 1100 alloy. The drawback for this process has been the high ignition temperature of the reaction which is higher than the melting point of Aluminum. Using arrested reactive milling (ARM) and adding a small amount of elemental Nickel to the thermite mixture its ignition temperature was decreased, so that this thermite mixture became applicable for welding of non- refractory materials. The reactive media and the weld zone were investigated using scanning electron microscopy (SEM). X-ray diffraction experiment was carried out in order to evaluate the reaction products. Vickers micro-hardness profile across the joint and the shear strength of the joints were determined. The weld zone thickness in each of the parent alloys was measured to be 800 +m. In situ production of different intermetallic compounds (Al3Ni2 and Al7Cu4Ni) as well as Al2O3 nanoparticles in the interface, results in a high hardness and strength compared to the parent alloy hardness and diffusion bonded plates, respectively. The mean shear strength of the obtained joints was about 27 MPa.