بررسی خواص مکانیکی و ریز ساختاری اتصال نفوذی TLP نانوکامپوزیت Al2O3p/Alبا استفاده از لایه واسطه مس

نویسندگان

دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

باتوجه به خواص مطلوب نانوکامپوزیت‌های زمینه‌ی آلومینیومی از قبیل استحکام ویژه بالا، مقاومت خزشی خوب وحفظ استحکام در دماهای بالا، این مواد پیشرفته کاربردهای بالقوه ای درصنایع پیشرفته مانند هوا-فضا، صنایع دفاعی و برخی کاربردهای خاص درخودروسازی یافته‌اند. بااین حال، عدم وجود روش مناسب برای اتصال این گونه مواد، موجب شده که کاربردهای این مواد پیشرفته به شدت محدود شود. لذا پژوهش در زمینه‌ی اتصال این گونه مواد مفید بوده‌ و گامی مؤثر در جهت کاربردی کردن آن‌ها محسوب می‌شود. زمان اتصال یکی از عوامل مهم و مؤثر در اتصال نفوذی با استفاده از فاز مایع گذرا است که برای رسیدن به خواص ریزساختاری مطلوب باید به صورت بهینه انتخاب شود، لذا در تحقیق حاضر اتصال نانوکامپوزیت Al/Al2O3 به روش اتصال نفوذی با استفاده از فاز مایع گذرا در دمای580 درجه سانتی‌گراد و در زمان‌های 20، 40 و 60 دقیقه انجام شد و تاثیر زمان اتصال بر ریز ساختار اتصال‌ها مورد بررسی قرارگرفت. نتایج نشان داد در زمان‌های اتصال 20 و 40 دقیقه، زمان کافی برای انجماد همدمای مذاب مهیا نبوده و ریز‌ساختار نهایی، شامل مقداری جامد α ایجاد شده در مرحله انجماد هم‌دما و مقداری جامد α اولیه ناشی از سرد شدن مذاب از دمای اتصال تا دمای یوتکتیک و در نهایت جامد یوتکتیک CuAl2+α در اثر انجماد یوتکتیک مذاب در دمای یوتکتیک است. از آن‌جایی که شکست اتصال‌ها در موارد فوق از میان این ترکیبات ترد یوتکتیکی انجام می‌شود، لذا استحکام اتصال‌ها در این دو زمان کم است. با افزایش زمان اتصال به 60 دقیقه، مذاب به‌صورت کاملاً هم‌دما منجمد شده، ریز‌ساختار نهایی شامل فاز نرم α-Al بوده و استحکام اتصال‌ها به طور چشم‌گیری افزایش می‌یابد. حداکثر استحکام برشی اتصال‌ها در دمای اتصال 580 ، در زمان اتصال 60 دقیقه حاصل شده است که در حدود 85% استحکام برشی فلز پایه می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Analyzing Mechanical Properties of Transient Liquid Phase Bonding of Al2O3p/Al Nanocomposite Using Copper Interlayer

نویسندگان [English]

  • S.S. Sayyedain
  • H.R. SalimiJazi
  • M.R. Toroghinejad
  • F. Karimzadeh.
Department of Materials Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan 84156-83111, Iran
چکیده [English]

Due to their superior properties such as high specific strength, high creep resistance and high strength at elevated temperatures, aluminum composites reinforced with alumina nano particles are widely used for advanced purposes such as aerospace and auto industries. Lack of an appropriate welding process limits their applications. Transient liquid phase (TLP) bonding is one of the state-of-the-art joining processes. It is used for welding composites and advanced materials. Microstructure and mechanical properties of TLP bonding depend on the bonding time and temperature. In the current study, the effect of bonding time on the microstructure and bonding strength of the TLP diffusion bonded of Al2O3p/Al nanocomposite was investigated. A thin layer of copper deposited by electroplating was used as an interlayer. The bonding times of 20 and 40 min were not sufficient for completing the isothermal solidification, and the bonding strengths were not satisfactory. By increasing the bonding time to 60 min at constant bonding temperature of 580 ºC, the isothermal solidification was completed and the final joint microstructure consisted of soft α-Al phase with dispersed CuAl2 precipitated particles. Decreasing the amount of brittle eutectic structures in the joint seam by increasing the bonding time was the main reason for improvement of the joint shear strength. The maximum joint shear strength was achieved at 580 ºC for 60 min which was about 85% of the shear strength of the base material.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Al matrix Nanocomposite
  • TLP diffusion bonding
  • Isothermal solidification
  • microstructure

تحت نظارت وف ایرانی