اتصال نانوکامپوزیت al1100-b4c به آلیاژ آلومینیوم 6061 به روش فاز مایع گذرا

در این تحقیق به بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال غیرمشابه کامپوزیت al1100/b4c به آلیاژ آلومینیوم 6061 پرداخته شد. بدین منظور کامپوزیت al-5wt%b4c به روش نورد تجمعی تحت هشت سیکل نورد تولید شد. اندازه دانه درکامپوزیت تولید شده پس از هشت سیکل نورد به 63 نانومتر رسید. پس از تولید کامپوزیت، لایه واسطه مس با ضخامت های 10، 25 و 50 میکرومتر به روش آبکاری بر سطح کامپوزیت ها ایجاد شد و کامپوزیت های پوشش دهی شده به روش فاز مایع گذرا به آلیاژ آلومینیوم 6061 اتصال داده شدند. اتصالات در دماهای 560 تا 600 درجه سانتی گراد و زمان های 10 تا 70 دقیقه انجام شدند. جهت بررسی های ریزساختاری محل اتصال از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی و جهت بررسی های فازی از الگوی پراش پرتو ایکس استفاده شد. به منظور بررسی خواص مکانیکی اتصال، استحکام برشی اتصالات با استفاده از دستگاه آزمون کشش و تغییرات سختی در حوالی درز اتصال، با استفاده از دستگاه سختی سنج ویکرز اندازه گیری شدند. مقایسه اتصالات با لایه های واسطه با ضخامت های مختلف نشان داد که لایه با ضخامت 25 میکرومتر بهترین اتصال را از نظر پر کردن درز اتصال و کامل شدن انجماد هم دما ایجاد کرده است. بنابراین در ادامه اتصالات با ضخامت 25 میکرومتر در دماها و زمان های مختلف انجام شدند. بررسی استحکام برشی اتصالات ایجاد شده، نشان داد که بالاترین استحکام برشی در دمای 580 درجه سانتی گراد و زمان 60 دقیقه به وجود آمده است. در دماهای پایین تر مذاب لازم برای ایجاد اتصال فراهم نشده و در دماهای بالاتر به دلیل انبساط و انقباض شدید، قطعه دچار اعوجاج شده و در محل اتصال آن حفره و ترک بوجود آمده است. بررسی های فازی توسط الگوی پراش پرتو ایکس تشکیل رسوبات cual2 را در درز اتصال نشان داد. ریزسختی سنجی محل اتصال نشان داد که سختی متناسب با میزان ذرات رسوبی cual2 افزایش یافته که در دماهای پایین تر میزان این ذرات بیشتر و درنتیجه سختی بیشتر است. در دمای پایین تر میزان نفوذ کمتر، یعنی مرحله همگن شدن و نفوذ اتم های مس از محل اتصال به درون فلز پایه کمتر اتفاق افتاده و در نتیجه ذرات رسوبی بیشتری تشکیل می شود که موجب افزایش سختی در موضع اتصال این قطعات می شود. درنهایت یک اتصال مشابه برای کامپوزیتal1100/b4c ایجاد شد و با اتصالات غیر مشابهal1100/b4c و آلومینیوم 6061 مقایسه شد. بررسی ها نشان داد که در اتصالات غیرمشابه به دلیل عناصر آلیاژی آلومینیوم 6061 ذرات رسوبی بیشتری در محل اتصال به وجود آمده و موجب افزایش بیشتر سختی این اتصالات شده است. مقایسه استحکام برشی نشان داد که این دو نوع اتصال تقریبا استحکام مشابه داشته اند ولی در اتصال مشابه کامپوزیت بدلیل نانوساختار بودن قطعه و وجود مرزهای وسیع، نفوذ لایه واسطه در فلز زمینه بهتر صورت گرفته است. همچنین به دلیل یکسان بودن دو قطعه و یکنواختی نفوذ در دو طرف، درز اتصال در این قطعات به طور کامل محو شده که موجب بالاتر بودن استحکام برشی اتصال مشابه نسبت به اتصالات غیرمشابه شده است.