Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Cấu trúc vi mô, tính chất cơ học và khả năng tạo hình của các vật liệu khác nhau được hàn bằng phương pháp hàn khuấy ma sát giữa thép IF và hợp kim nhôm 6061
Tóm tắt
Hợp kim AA 6061 và thép không chứa carbon (IF) đã được hàn bằng phương pháp hàn khuấy ma sát (FSW), và cấu trúc vi mô, tính chất cơ học cũng như khả năng tạo hình kéo hai chiều của các bộ phận đã được hàn FSW đã được nghiên cứu. Kết quả cho thấy các bộ phận hàn FSW cho thấy độ bền kéo tối ưu trong quá trình FSW với vị trí lệch của công cụ là 0.4 mm. Hợp chất kim loại intermetallic Fe4Al13 đã hình thành ở giao điểm không có khuyết tật giữa các tấm AA 6061 và thép IF trong quá trình FSW. Độ cứng của phần thép IF trong khu vực hàn FSW đã tăng gần 90% so với độ cứng ban đầu là HV0.2 105. Giới hạn bền kéo và giới hạn chảy của khu vực hàn FSW lần lượt là khoảng 170 MPa và 145 MPa. Theo các thử nghiệm khả năng tạo hình, chỉ số Erichsen (EI) của thép IF, AA 6061 và mẫu hàn FSW được xác định lần lượt là 2.9 mm, 1.9 mm và 2.1 mm. EI của mẫu hàn FSW gần như giống với EI của hợp kim AA 6061, tuy nhiên đã giảm so với thép IF. Lực tại EI (FEI) khoảng 1180 N cho điều kiện hàn FSW, giá trị này cao hơn khoảng 70% so với giá trị của hợp kim AA 6061.
Từ khóa
#hàn khuấy ma sát #hợp kim AA 6061 #thép IF #tính chất cơ học #cấu trúc vi mô #khả năng tạo hìnhTài liệu tham khảo
R.Z. Xu, D.R. Ni, Q. Yang, C.Z. Liu, and Z.Y. Ma, Pinless friction stir spot welding of Mg-3Al-1Zn alloy with Zn interlayer, J. Mater. Sci. Technol., 32(2016), No. 1, p. 76.
X. Liu, S.H. Lan, and J. Ni, Analysis of process parameters effects on friction stir welding of dissimilar aluminum alloy to advanced high strength steel, Mater. Des., 59(2014), p. 50.
D.M. Sekban, O. Saray, S.M. Aktarer, G. Purcek, and Z.Y. Ma, Microstructure, mechanical properties and formability of friction stir processed interstitial-free steel, Mater. Sci. Eng. A, 642(2015), p. 57.
M. Movahedi, A.H. Kokabi, S.M. Seyed Reihani, W.J. Cheng, and C.J. Wang, Effect of annealing treatment on joint strength of aluminum/steel friction stir lap weld, Mater. Des., 44(2013), p. 487.
M.D. Sameer and A.K. Birru, Investigations on microstructural evolutions and mechanical properties of dual-phase 600 steel and AA6082-T6 aluminum alloy dissimilar joints fabricated by friction stir welding, Trans. Indian Inst. Met., 72(2019), No. 2, p. 353.
L. Wan and Y.X. Huang, Friction stir welding of dissimilar aluminum alloys and steels: a review, Int. J. Adv. Manuf. Technol., 99(2018), No. 5–8, p. 1781.
B. Seo, K.H. Song, and K. Park, Corrosion properties of dissimilar friction stir welded 6061 aluminum and HT590 steel, Met. Mater. Int., 24(2018), No. 6, p. 1232.
M. Thomä, G. Wagner, B. Straß, B. Wolter, S. Benfer, and W. Fürbeth, Ultrasound enhanced friction stir welding of aluminum and steel: Process and properties of EN AW 6061/DC04-joints, J. Mater. Sci. Technol., 34(2017), No. 1, p. 163.
P.H.C.P.D. Cunha, G.V.B. Lemos, L. Bergmann, A. Reguly, J.F.D. Santos, R.R. Marinho, and M.T.P. Paes, Effect of welding speed on friction stir welds of GL E36 shipbuilding steel, J. Mater. Res. Technol., 2018. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2018.07.014
F.H. Nie, H.G. Dong, S. Chen, P. Li, L.Y. Wang, Z.X. Zhao, X.T. Li, and H. Zhang, Microstructure and mechanical properties of pulse MIG welded 6061/A356 aluminum alloy dissimilar butt joints, J. Mater. Sci. Technol., 34(2018), No. 3, p. 551.
B.B. Wang, F.F. Chen, F. Liu, W.G. Wang, P. Xue, and Z.Y. Ma, Enhanced mechanical properties of friction stir welded 5083Al-H19 joints with additional water cooling, J. Mater. Sci. Technol., 33(2017), No. 9, p. 1009.
K.M. Venkatesh, M. Arivarsu, M. Manikandan, and N. Arivazhagan, Review on friction stir welding of steels, Mater. Today Proc., 5(2018), No. 5, p. 13227.
R.S. Mishra and Z.Y. Ma, Friction stir welding and processing, Mater. Sci. Eng. R, 50(2005), No. 1–2, p. 1.
M. Jafarzadegan, A. Abdollah-zadeh, A.H. Feng, T. Saeid, J. Shen, and H. Assadi, Microstructure and mechanical properties of a dissimilar friction stir weld between austenitic stainless steel and low carbon steel, J. Mater. Sci. Technol., 29(2013), No. 4, p. 367.
M.I. Costa, C. Leitão, A.L. Ramalho, and D.M. Rodrigues, Local improvement of structural steels high-friction properties by friction stir texturing, J. Mater. Process. Technol., 217(2015), p. 272.
S. Bozzi, A.L. Helbert-Etter, T. Baudin, B. Criqui, and J.G. Kerbiguet, Intermetallic compounds in Al 6016/IF-steel friction stir spot welds, Mater. Sci. Eng. A, 527(2010), No. 16–17, p. 4505.
Y.F. Sun, H. Fujii, N. Takaki, and Y. Okitsu, Microstructure and mechanical properties of dissimilar Al alloy/steel joints prepared by a flat spot friction stir welding technique, Mater. Des., 47(2013), p. 350.
M. Movahedi, A. H. Kokabi, and S.M. Seyed Reihani, Investigation on friction stir lap welding of aluminium to aluminium clad steel sheets, Sci. Technol. Weld. Joining, 17(2012), No. 3, p. 231.
K. Kimapong and T. Watanabe, Lap joint of A5083 aluminum alloy and SS400 steel by friction stir welding, Mater. Trans., 46(2005), No. 4, p. 835.
T.H. Wang, M. Komarasamy, K.M. Liu, and R.S. Mishra, Friction stir butt welding of strain-hardened aluminum alloy with high strength steel, Mater. Sci. Eng. A, 737(2018), p. 85.
B. Sundman, I. Ohnuma, N. Dupin, U.R. Kattner, and S.G. Fries, An assessment of the entire Al-Fe system including D03 ordering, Acta Mater., 57(2009), No. 10, p. 2896.
S.G. Sajan, M. Meshram, P. Srinivas, and S.R. Dey, Friction stir welding of aluminum 6082 with mild steel and its joint analyses, Int. J. Adv. Mater. Manuf. Charact., 3(2013), No. 1, p. 189.
K.K. Ramachandran, N. Murugan, and S. Shashi Kumar, Performance analysis of dissimilar friction stir welded aluminium alloy AA5052 and HSLA steel butt joints using response surface method, Int. J. Adv. Manuf. Technol., 86(2016), No. 9–12, p. 2373.
M. Merklein and A. Giera, Laser assisted friction stir welding of drawable steel-aluminium tailored hybrids, Int. J. Mater. Form., 1(2008), No. 1, p. 1299.
S. Kundu, D. Roy, R. Bhola, D. Bhattacharjee, B. Mishra, and S. Chatterjee, Microstructure and tensile strength of friction stir welded joints between interstitial free steel and commercially pure aluminium, Mater. Des., 50(2013), p. 370.
K.N. Krishnan, On the formation of onion rings in friction stir welds, Mater. Sci. Eng. A, 327(2002), No. 2, p. 246.
K. Kumar and S.V. Kailas, The role of friction stir welding tool on material flow and weld formation, Mater. Sci. Eng. A, 485(2008), No. 1–2, p. 367.
M.W. Mahoney, C.G. Rhodes, J.G. Flintoff, W.H. Bingel, and R.A. Spurling, Properties of friction-stir-welded 7075 T651 aluminum, Metall. Mater. Trans. A, 29(1998), No. 7, p. 1955.
M.A. Sutton, B. Yang, A.P. Reynolds, and R. Taylor, Microstructural studies of friction stir welds in 2024-T3 aluminum, Mater. Sci. Eng. A, 323(2002), No. 1–2, p. 160.
D.M. Sekban, S.M. Aktarer, H. Zhang, P. Xue, Z.Y. Ma, and G. Purcek, Microstructural and mechanical evolution of a low carbon steel by friction stir processing, Metall. Mater. Trans. A, 48(2017), No. 8, p. 3869.
M.A. Abdulstaar, K.J. Al-Fadhalah, and L. Wagner, Microstructural variation through weld thickness and mechanical properties of peened friction stir welded 6061 aluminum alloy joints, Mater. Charact., 126(2017), p. 64.
G. Çam and S. Mistikoglu, Recent developments in friction stir welding of Al-alloys, J. Mater. Eng. Perform., 23(2014), No. 6, p. 1936.
H.A. Derazkola and M. Elyasi, Feasibility study on aluminum alloys and A441 AISI steel joints by friction stir welding, Int. J. Adv. Des. Manuf. Technol, 7(2014), No. 4, p. 99.
H. Bang, H. Bang, G. Jeon, I. Oh, and C. Ro, Gas tungsten arc welding assisted hybrid friction stir welding of dissimilar materials Al6061-T6 aluminum alloy and STS304 stainless steel, Mater. Des., 37(2012), p. 48.
R.S. Coelho, A. Kostka, J.F. dos Santos, and A. Kaysser-Pyzalla, Friction-stir dissimilar welding of aluminium alloy to high strength steels: Mechanical properties and their relation to microstructure, Mater. Sci. Eng. A, 556(2012), p. 175.
X. Liu, S.H. Lan, and J. Ni, Electrically assisted friction stir welding for joining Al 6061 to TRIP 780 steel, J. Mater. Process. Technol., 219(2015), p. 112.
T. Tanaka, T. Morishige, and T. Hirata, Comprehensive analysis of joint strength for dissimilar friction stir welds of mild steel to aluminum alloys, Scripta Mater., 61(2009), No. 7, p. 756.
T. Watanabe, H. Takayama, and A. Yanagisawa, Joining of aluminum alloy to steel by friction stir welding, J. Mater. Process. Technol., 178(2006), No. 1–3, p. 342.
C.M. Chen and R. Kovacevic, Joining of Al 6061 alloy to AISI 1018 steel by combined effects of fusion and solid state welding, Int. J. Mach. Tools Manuf., 44(2004), No. 11, p. 1205.
Y. Kusuda, Honda develops robotized FSW technology to weld steel and aluminum and applied it to a mass-production vehicle, Ind. Robot-I.J. Rob. Res. Appl., 40(2013), No. 3, p. 208.
O. Saray, Biaxial deformation behavior and formability of precipitation hardened ultra-fine grained (UFG) Cu-Cr-Zr alloy, Mater. Sci. Eng. A, 656(2016), p. 120.
B. Sadeghian, A. Taherizadeh, and M. Atapour, Simulation of weld morphology during friction stir welding of aluminum-stainless steel joint, J. Mater. Process. Technol., 259(2018), p. 96.
O. Saray, G. Purcek, I. Karaman, and H.J. Maier, Formability of ultrafine-grained interstitial-free steels, Metall. Mater. Trans. A, 44(2013), No. 9, p. 4194.
O. Saray, G. Purcek, I. Karaman, and H.J. Maier, Improvement of formability of ultrafine-grained materials by post-SPD annealing, Mater. Sci. Eng. A, 619(2014), p. 119.
M.P. Manahan, A.E. Browning, A.S. Argon, and O.K. Harling, Miniaturized disk bend test technique development and application, ASTM Spec. Tech. Publ., (1986), p. 17.
Y.M. Yue, Z.W. Li, S.D. Ji, Y.X. Huang, and Z.L. Zhou, Effect of reverse-threaded pin on mechanical properties of friction stir lap welded alclad 2024 aluminum alloy, J. Mater. Sci. Technol., 32(2016), No. 7, p. 671.
S. Mironov, Y.S. Sato, and H. Kokawa, Microstructural evolution during friction stir-processing of pure iron, Acta Mater., 56(2008), No. 11, p. 2602.
M.E. Cetin, M. Demirtas, H. Sofuoglu, Ö.N. Cora, and G. Purcek, Effects of grain size on room temperature deformation behavior of Zn-22Al alloy under uniaxial and biaxial loading conditions, Mater. Sci. Eng. A, 672(2016), p. 78.