اصلاح خواص مكانيكي جوش اصطكاكي اغتشاشي آلياژ منيزيم AM60 از طريق تغيير سرعت دوران و افزودن نانو ذرات آلومينا

Modification of mechanical properties of friction stir welded AM60 magnesium alloy with changing rotational speed and addition of alumina nanoparticles

مقدمه: در اين پژوهش خواص مكانيكي جوش اصطكاكي - اغتشاشي آلياژ AM60 در دو حالت بدون نانو ذرات تقويت كننده آلوميناو با نانو ذرات تقويت كننده آلومينا مورد بررسي قرار گرفت. روش­: نمونه هاي آلياژي AM60 كه در تعدادي از آنها در نزديك خط جوش شيارهايي به منظور تعبيه نانوذرات آلومينا تعبيه شده بود، در دو حالت عاري و حاوي نانو ذرات آلومينا تحت جوشكاي اصطكاكي اغتشاشي قرار گرفتند. يافته ­ها و نتيجه گيري: بررسي هاي ميكروسكوپي نشان داد كه هم در نمونه هاي بدون نانو ذرات تقويت كننده و هم در نمونه هاي داراي نانو ذرات تقويت كننده، افزايش سرعت دوران ابزاركار، بدليل اعمال كرنش هاي زياد در ناحيه بهم خورده جوش، منجر به افزايش پديده تبلور مجدد و ريز شدن دانه ها و در مقابل افزايش دما بدليل اصطكاك ابزار كار با زمينه باعث تاثير معكوس و منجر به رشد دانه ها مي شود. بر اساس نتايج به دست آمده وجود ذرات تقويت كننده آلومينا در زمينه باعث كاهش اندازه دانه ها شد همچنين در هر دو حالت، سرعت دوران rpm1200 به عنوان سرعت دوران بهينه براي اندازه دانه پذيرفته شد. وجود نانو ذرات تقويت كننده آلومينا در زمينه و شكل گيري دماي بالا در هنگام فرآيند جوشكاري باعث وقوع فرآيند نفوذ و شكل گيري مناطق فقير از آلومينيوم در بعضي نقاط و شكل گيري تركيبات بين فلزي آلومينيوم در نقاط ديگر شد. به علت رشد دانه‌ها در منطقه متاثر از حرارت، سختي در اين منطقه كمترين مقدار بود اما بدليل رخداد پديده تبلور مجدد و ريز شدن اندازه دانه‌ها در منطقه بهم خورده جوش، بيشترين مقدار سختي در اين منطقه به دست آمد. هم در نمونه‌هاي بدون ذرات تقويت كننده آلومينا و هم در نمونه هاي داراي ذرات تقويت كننده آلومينا، بيشترين مقدار سختي و استحكام نهايي كششي در منطقه بهم خورده جوش در سرعت دوران بهينه rpm1200 به دست آمد.

Introduction: In this study mechanical properties of friction stir welded AM60 magnesium alloy in existence and lacking of alumina nanoparticles were examined. Methods: AM60 specimens with a longitudinal grove in some of them, near the joining edges for holding reinforcing alumina nanoparticles, were prepared. Then the grooves were locked and friction stir welding process was done by H13 steel tool and FP4ME type welding machine on with and without alumina nanoparticles specimens in 1000 rpm,1200 rpm and 1400 rpm rotational speed, 25 mm/min linear speed and starring pass of 1, 2 and 3 pass conditions. Findings: Microscopic analysis revealed peak condition could be made in 1200 rpm rotational speed, not only in the absence of reinforcing alumina nanoparticles but also in the presence of them. Adverse effects of higher strains in lowering grain size and higher temperatures in grain growth should be considered. In the existence of alumina nanoparticles in the matrix some areas of low content aluminum formed besides of high aluminum content of intermetallic compounds regions. Higher hardness and ultimate tensile strength achieved in optimum 1200 rpm rotational speed not only with alumina nanoparticles but also in the absence of alumina nanoparticles condition. Higher stresses and therefore lower agglomerated alumina nanoparticles resulted with increasing rotational speed. With alumina nanoparticles in matrix, lower grain size, higher hardness and higher ultimate tensile strength was attained.