بررسي ارتباط خواص مكانيكي و فصل مشترك در جوشكاري غير مشابه آلومينيم و منيزيم به روش اصطكاكي همزني

Investigation of relationship between mechanical and interface properties in dissimilar welding of aluminum and magnesium by friction stir welding

با افزايش كاربرد فلزات سبك منيزيم و آلومينيم در صنايع حمل و نقل، اتصال آن ها به يكديگر، به يكي از چالش هاي محققين و مهندسين تبديل شده است. هدف از اين تحقيق، بررسي ارتباط خواص مكانيكي اتصالات جوشكاري اصطكاكي همزني آلومينيم و منيزيم با خواص فصل مشترك آن ها در طرح اتصال لبه روي هم است. به همين منظور، اتصال آلومينيم و منيزيم در حالات مختلف قرارگيري آلومينيم-رو يا منيزيم -رو و همچنين پيشرو يا پسرو بودن لبه اتصال انجام شد. بررسي هاي ميكروسكوپ نوري و الكتروني روبشي و همچنين آزمون هاي ريز سختي سنجي و آزمون كشش-برش بر روي اتصالات انجام گرفت. نتايج نشان داد در فصل مشترك اتصالات منيزيم-رو، لايه هاي با ضخامت تقريبي 10 ميكرون از تركيبات بين فلزي ايجاد مي شود در صورتي كه در اتصالات آلومينيم-رو، ساختار با تركيبات بين فلزي با ضخامت تقريبي 1 ميليمتر و با ساختار انجمادي ايجاد مي گردد. نتايج نشان داد با قرار دادن ورق منيزيم به عنوان ورق رويي مي توان استحكام اتصال را افزايش داد. تغييرات سختي در فصل مشترك اتصالات منيزيم-رو نوسان بيشتري نسبت به اتصالات آلومينيم-رو از خود نشان داد. بررسي هاي ريزساختاري نيز حاكي از آن بود كه در اتصالات منيزيم-رو، مكانيزم تشكيل تركيبات بين فلزي براساس نفوذ در حالت جامد است در صورتي كه در اتصالات آلومينيم-رو، علاوه بر نفوذ در حالت جامد، تشكيل مذاب يوتكتيك و انجماد نيز بر مكانيزم تشكيل تركيبات بين فلزي اثرگذار است.

Increasing usage of magnesium and aluminum light metals in the transportation industry has made joining of these two metals one of the challenges for researchers and engineers. The aim of this study was to investigate the relationship between mechanical properties of lap friction stir welded Al-Mg plates and characteristics of the interface. Therefore, joining of aluminum and magnesium in various conditions was conducted. Optical and scanning electron microscopy analysis, micro-hardness test and tensile tests were performed on samples. The results showed that in the joints where Mg was on top, an approximately 10 micron thick layer of intermetallic compounds is created, while in the Al-top joints, approximately 1 mm thick intermetallic compounds with solidified microstructure were visible. Mechanical test showed Mg-top joint has higher strength in comparison with Al-top joint. On the other hand, hardness test of Mg-top joint showed more fluctuation than Al-top joint. Microstructural investigation also showed that in the Mg-top joint, formation mechanism of intermetallic compounds has occurred in solid state while in the Al-top joint, in addition to diffusion in solid state, eutectic formation in the molten state and solidification has occurred.