تاثیر عملیات حرارتی بر روی ریزساختار و سختی فصل مشترک جوش انفجاری سه لایه مس/آلومینیوم/مس

فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مقاله 4، دوره 8، شماره 30، بهمن 1396، صفحه 29-44   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

اکبر سلطانی دهنوی¹؛ محمدرضا خانزاده قره شیران^{* 2}؛ عباس سعادت²

¹کارشناس ارشد مهندسی مواد ،جوشکاری، گروه مهندسی مواد، واحد شهر مجلسی، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران

²نویسنده مسئول، استادیار، مرکز تحقیقات مهندسی پیشرفته، ,واحد شهر مجلسی ، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران

تاریخ دریافت: 04 مهر 1395،  تاریخ بازنگری: 03 آذر 1395،  تاریخ پذیرش: 10 اسفند 1396 

چکیده

در این پژوهش به بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال جوشکاری انفجاری شده سه لایه Cu/Al/Cu بعد از عملیات حرارتی پرداخته شده است. ریزسختی سنجی و استحکام کششی برشی در دو دمای عملیات حرارتی ­C^◦300 و ­C^◦400 با مدت زمان­های 30 دقیقه و 20 ساعت بررسی گردید. با انجام عملیات حرارتی به مدت 30 دقیقه در دمای C^◦ 300، 30 دقیقه در دمای C^◦400 و20 ساعت در دمای C^◦300 به ترتیب ضخامت لایه نفوذی در فصل مشترک بالایی از 144/37، 232/27 و 33/82 میکرون به 285/39، 987/33 و 834/95 میکرون و در فصل مشترک پایینی از 967/20، 992/16و979/43 به 12/22، 796/22 و52 میکرون افزایش یافته است. میزان ریزسختی لایه نفوذی بالایی به ترتیب از 8/508، 2/436 و 9/393 ویکرز به 9/258، 7/296 و9/293 ویکرز  و در لایه نفوذی پایینی از 3/321، 321 و 7/248 ویکرز به 3/221، 8/185 و 3/162 ویکرز کاهش یافته است. نتایج بررسی ضخامت لایه فصل مشترک نشان می­دهد، با اعمال عملیات حرارتی بر روی نمونه­ها، میزان ضخامت لایه ترکیبات بین فلزی نسبت به قبل از عملیات حرارتی افزایش یافته است که این امر به دلیل افزایش نفوذ در اثر عملیات حرارتی بوده است.

کلیدواژه‌ها

عملیات حرارتی؛ جوشکاری انفجاری؛ ریزسختی سنجی؛ لایه نفوذی

عنوان مقاله [English]

Investigating on effect of heat treatment on microstructure and metallurgical properties of three layers explosively bonded Cu/Al/Cu plates

نویسندگان [English]

A Soltani Dehnavi¹؛ M.R Khanzadeh Gharah shiran²؛ A Saadat²

چکیده [English]

       In this study, the microstructure and mechanical properties of  Cu/Al/Cu explosively bonded plates interface after heat treatment were discussed. To illustrate the effect of temperature and time, welded samples at temperatures 300°C and 400 °C in times of 30 minutes and 20 hours heat treated. With the heat treatment for 30 minutes At temperature of 300°C, 30 minutes At temperature of 400°C and 20 hours At temperature of 300°C, respectively average thickness of the the interfacial layer in upper interface was increased from 37/144, 27/232 and 82/33 microns to 39/285, 33/987 and 95/834 microns and at the lower interface, thickness was increased from 20/967, 16/992 and 43/979 microns to 22/12, 22/76 and 52 microns.The micro-hardness of diffusion layer at the upper interface  was decreased respectively from 508/8, 436/2 and 393/9 Vickers to 258/9, 296/7 and 293/9 Vickers and at the Lower interface was decreased from 321/3,321 and 248/7 Vickers to 2213/, 185/8 and 162/3 Vickers. The results showed that the thickness of the interfacial layer had a direct relationship to the temperature and duration of heat treatment. So that by applying heat treatment on the samples, the thickness of intermetallic compounds is increased compared to pre-heat treatment and this increase was higher in the upper joint.

کلیدواژه‌ها [English]

Heat Treatment, explosion welding, microhardness, tensile-shear strength, temperature, time

مراجع

1) Akbari Mousavi SAA, FarhadiSartangi P, "Experimental investigation of explosive welding of cp-titanium/AISI 304 stainless steel", Materials and Design, Vol.  30, pp. 459-468, 2009.

2) Samardzic B, Matesa B, Kladaric I, " The influence of heat treatment on properties of three-metal explosion joint: Almg-Al-steel", Metabk, Vol. 50, pp. 159-162, 2011.

3) Findik F,Yilmaz R and Somyurek T, "The effects of heat treatment on the microstructure and microhardness of explosive welding", Scientific Research and Essays, 8 September, Vol. 6(19), pp. 4141-4151, 2011.

4) Akbari Mousavi S.A.A, P.farhadi sartangi, " Effect of Post-weld heat treatment on the interface microstructure of explosively welded titanium-stainless steel composite", Material science and engineering A, Vol. 494, pp. 329-336, 2008.

5) Lokaj J and Benak M, " X ray microanalysis of Al-austenitic steel boundary formed by explosion welding", metal, Vol. 5, pp. 18-20, 2010.

6) Phengsakul S, Rodchanarowan A," Effect of Thermal Treatment on Intermetallic Phases of Fe/Al Structural Transition Joints", Energy and Materials Science and Engineering,Vol. 34, PP. 782 – 790, 2013.

7) Banker J, " Aluminum-Steel Electric Transition Joints,Effects of Temperature and Time upon Mechanical Properties", Draft of Paper for presentation TMS 131st Annual Meeting, 2002.

8) Sheng LY, Yang F, Xi TF, Lai C, Ye HQ." Influence of heat treatment on interface of Cu–Al bimetal composite fabricated by cold rolling". Composites: Part B, Vol. 42,pp.1468–73, 2011.

9) Honarprisheh M, Asemabadi M, and Sedighi M. "Investigation of annealing treatment on the interfacial properties of explosive-welded Al/Cu/Al multilayer". Materials and Design 2012;Vol.37,pp.122–7.

10) ح. بختیاری، م. ر. قره شیران، س. ع. ا.، اکبری موسوی، "تاثیر عملیات حرارتی بر ترکیبات بین فلزی فصل مشترک جوش انفجاری فولاد زنگ نزن 321 به آلومینیوم 1230"، مجله مواد نوین مرودشت، جلد پنجم، شماره چهارم، 1394.

11) ASM Int. Handbook Committee, "Properties and Selection: Nonferrous Alloys and Special Purpose Materials", Vol. 2, 1992.

12) Fendik F, "Recent development in explosive welding", Materials and Design, Vol. 32, pp.1081-1093, 2011.

13) Zamani A ,Bagheri M, and  Mehdipour A. "Scarf joining of Al to Cu plates by explosive welding process and investigation of interface properties " Journal of Mechanical and Aerospace, Vol 5. pp. 27-39. 2008.

14) Standard test method fot tension shear, ASTM D 3165-95, philadelphia, 2012.

15) Standard Test Method for Knoop and Vickers Hardness of Materials, ASTM E384-11, philadelphia, 2012.

16) م. ر. خانزاده قره شیران، س. ا. ا. اکبری موسوی،ا. ا. آماده، غ. م. لیاقت" بررسی جوشکاری انفجاری سوپر آلیاژ اینکول 718 به فولاد گرمکارAISI H13" رساله دکتری تخصصی مندسی مواد، دانشکده مهندسی مواد دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم تحقیقات تهران،1391. 

17) م. ر. خانزاده قره شیران، ا. حلوایی، س. ا. ا. اکبری موسوی، " بررسی اتصال سه جزیی انفجاری لوله AlKA3 , AlMg5  و فولاد StCr18 Ni9Ti" پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مواد دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم تحقیقات تهران،1384.

18) Tricarico L, Spina R, Sorgente D, Brandizzi M, "Effects of heat treatments on mechanical properties of Fe/Al explosion-welded structural transition joints", Materials and Design, Vol. 30, pp. 2693-2700, 2009.

19) Acarer M, Gulenc B, Findik F, " Investigation of explosive welding parameters and their effects on microhardness and shear strength", Materials and Design, Vol. 24, pp. 659-664, 2003.

20) م. شمعانیان،م. رحمتی، متالورژی جوشکاری و جوش پذیری فولادهای زنگ نزن، جهاد دانشگاهی اصفهان،1387.

21) د. دراویزه، «آشنایی با جوشکاری انفجاری فلزات و کاربرد آن»، جهاد دانشگاهی دانشگاه گیلان، 1382.

22) ع. دشتی، ا. حلوایی، «بررسی اثر عملیات حرارتی بر استحکام اتصال آلومینیوم به فولاد در جوش انفجاری»، هفتمین سمینار ملی مهندسی سطح و عملیات حرارتی، دانشگاه صنعتی اصفهان، 1385. 30-4.