Analiza struktury złącza PA38/AZ31 wytworzonego metodą zgrzewania dyfuzyjnego

Mola, R.; Cieślik, M.; Bartos, J.

doi:10.7862/rm.2018.31

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Analiza struktury złącza PA38/AZ31 wytworzonego metodą zgrzewania dyfuzyjnego

Autorzy

Mola R. , Cieślik M. , Bartos J.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

DOI

10.7862/rm.2018.31

Warianty tytułu

Structural analysis of the PA38/AZ31 joint fabricated by diffusion bonding

Języki publikacji

Abstrakty

W artykule przedstawiono analizę struktury złącza stop aluminium (PA38)–stop magnezu (AZ31) wytworzonego metodą zgrzewania dyfuzyjnego. Za pomocą mikroskopu optycznego i elektronowego mikroskopu skaningowego przeprowadzono szczegółowe badania metalograficzne. Skład chemiczny strefy złącza określono metodą mikroanalizy rentgenowskiej (EDS). Wykonano również pomiary mikrotwardości metodą Vickersa łączonych materiałów i strefy złącza. W wyniku procesu zgrzewania uzyskano trwałe połączenie. Strefa złącza, o grubości ok. 50 µm, miała budowę dwuwarstwową. Od strony stopu PA38 w złączu zidentyfikowano grubszą warstwę (ok. 40 µm) fazy międzymetalicznej Al3Mg2, od strony stopu AZ31 cieńszą warstwę (ok. 10 µm) fazy międzymetalicznej Mg17Al12. W mikrostrukturze strefy złącza od strony stopu PA38 na tle osnowy fazy Al3Mg2 stwierdzono obecność drobnych cząstek fazy Mg2Si. Od strony stopu AZ31, na tle fazy Mg17Al12, obserwowano lokalnie iglaste cząstki fazy Al-Mn-Si. Na podstawie pomiarów mikrotwardości stwierdzono, że strefa złącza zbudowana głównie z faz międzymetalicznych Mg-Al charakteryzuje się kilkukrotnie wyższą mikrotwardością w porównaniu z łączonymi stopami.

This paper presents the results of the microstructure investigation of the aluminium alloy (PA38) – magnesium alloy (AZ31) joint fabricated by diffusion bonding. The structure of the bonding zone was examined using optical microscopy and scanning electron microscopy. The chemical composition of the bonding zone was determined by energy dispersive X-ray microanalysis. The microhardness measurements of the alloys and the bonding zone was also conducted. As a result of the diffusion bonding process the alloys were joined together. The bonding zone with a thickness of about 50μm had two-layer structure. In the bonding zone the thicker layer (about 40μm) of Al3Mg2 intermetallic phase was observed on the PA38 alloy side. The thinner layer (about 10 μm) of Mg17Al12 intermetallic phase was observed on the AZ31 alloy side. In the area of the bonding zone close to the PA38 alloy fine particles of Mg2Si phase were found in the matrix of Al3Mg2. In the bonding zone close to the AZ31 alloy locally a needle-shaped particles of the Al-Mn-Si phase were observed over the Mg17Al12 phase matrix. The results of microhardness measurement revealed that the bonding zone composed mainly of Mg-Al intermetallic phases layers had much higher microhardness than the joined alloys.

Słowa kluczowe

stop magnezu stop aluminium strefa złącza fazy międzymetaliczne struktura mikrotwardość

magnesium alloy aluminium alloy bonding zone intermetallic phases structure microhardness

Wydawca

Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej

Czasopismo

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

Rocznik

2018

Tom

z. 90 [298], nr 3

Strony

367--376

Opis fizyczny

Bibliogr. 31 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Mola R.

rmola@tu.kielce.pl

Politechnika Świętokrzyska, al. Tysiąclecia PP 7, 25-314 Kielce

autor

Cieślik M.

mcieslik@tu.kielce.pl

Politechnika Świętokrzyska

autor

Bartos J.

joanna_st_ce@o2.pl

Politechnika Świętokrzyska

Bibliografia

1. Dziadoń A.: Magnez i jego stopy, Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce 2012.
2. Dziadoń A., Mola R.: Magnez – kierunki kształtowania własności mechanicznych, Obróbka Plastyczna, 24 (2013) 253-277.
3. Musfirah A.H., Jaharah A.G.: Magnesium and aluminum alloys in automotive industry, J. Applied Sci. Research, 8 (2012) 4865-4875.
4. Borrisutthekul R., Miyashita Y., Mutoh Y.: Dissimilar material laser welding between magnesium alloy AZ31B and aluminum alloy A5052-O, Sci. Technol. Advanced Mater., 6 (2005) 199-204.
5. Zhang H.T., Song J.Q.: Microstructure evolution of aluminum/magnesium lap joints welded using MIG process with zinc foil as interlayer, Materials Letters, 65 (2011) 3292-3294.
6. Hayat F.: The effects of the welding current on heat input, nugget geometry, and the mechanical and fractural properties of resistance spot welding on Mg/Al dissimilar materials, Materials and Design, 32 (2011) 2476-2484.
7. Liu L.M., Tan J.H., Zhao L.M., Liu X.J.: The relationship between microstructure and properties of Mg/Al brazed joints using Zn filler metal, Materials Characterization, 59 (2008) 479-483.
8. Morishige T., Kawaguchi A., Tsujikawa M., Hino M., Hirata T., Higashi K.: Dissimilar welding of Al and Mg alloys by FSW, Materials Trans., 49 (2008) 1129-1131.
9. Sato Y.S., Park S.H.C., Michiuchi M., Kokawa H.: Constitutional liquation during dissimilar friction stir welding of Al and Mg alloys, Scripta Materialia, 50 (2004) 1233-1236.
10. Kwon Y.J., Shigematsu I., Saito N.: Dissimilar friction stir welding between magnesium and aluminium alloys, Materials Letter, 62 (2008) 3827-3829.
11. Mróz S., Stradomski G., Dyja H., Galka A.: Using the explosive cladding method for production of Mg-Al bimetallic bars, Arch. Civil Mech. Eng., 15 (2015) 317-323.
12. Liu P., Li Y., Geng H., Wang J.: A study of phase constitution near the interface of Mg/Al vacuum diffusion bonding, Materials Letters, 59 (2005) 2001-2005.
13. Li Y., Liu P., Wang J., Ma H.: XRD and SEM analysis near the diffusion bonding interface of Mg/Al dissimilar materials, Vacuum, 82 (2008) 15-19.
14. Mahendran G., Balasubramanian V., Senthilvelan T.: Developing diffusion bonding windows for joining AZ31B magnesium-AA2024 aluminium alloys, Materials Design, 30 (2009) 1240-1244.
15. Dziadoń A., Mola R., Błaż L.: Formation of layered Mg-eutectic composite using diffusional process at the Mg-Al interface, Arch. Metall. Mater., 56 (2011) 677-684.
16. Zhu B., Liang W., Li X.: Interfacial microstructure, bonding strength and fracture of magnesium-aluminum laminated composite plates fabricated by direct hot pressing, Mater. Sci. Eng. A, 528 (2011) 6584-6588.
17. Dietrich D., Nickel D., Krause M., Lampke T., Coleman M.P., Randle V.: Formation of intermetallic phases in diffusion-welded joints of aluminium and magnesium alloys, J. Mater. Sci., 46 (2011) 357-364.
18. Mola R.: Microstructure of AlSi17/Mg joints fabricated by diffusion bonding at different temperatures, 26th Int. Conf. Metallurgy and Materials, METAL 2017.
19. Liu X.B., Chen R.S., Han E.H.: Preliminary investigation on the Mg-Al-Zn/Al laminated composite fabricated by equal channel angular extrusion, J. Mater. Proc. Technol., 209 (2009) 4675-4681.
20. Zhang X.P., Yang T.H., Castagne S., Wang J.T.: Microstructure; bonding strength and thickness ratio of Al/Mg/Al alloy laminated composites prepared by hot rolling, Mate. Sci. Eng. A, 528 (2011) 1954-1960.
21. Binotsch C., Nickel D., Feuerhack A., Awiszus B.: Forging of Al-Mg compounds and characterization of interface, Procedia Eng., 81 (2014) 540-545.
22. Wierzba A., Mróz S., Szota P., Stefanik A., Mola R.: The influence of the asymmetric ARB process on the properties of Al-Mg-Al multi-layer sheets, Arch. Metall. Mater., 60 (2015) 2821-2825.
23. Bae J.H., Prasada Rao A.K., Kim K.H., Kim N.J.: Cladding of Mg alloy with Al by twin-roll casting, Scripta Materialia, 64 (2011) 836-839.
24. Hajjari E., Divandari M., Razavi S.H., Emami S.M., Homma T., Kamado S.: Dissimilar joining of Al/Mg light metals by compound casting process, J. Mater. Sci., 46 (2011) 6491-6499.
25. Mola R., Bucki T., Dziadoń A.: Microstructure of the bonding zone between AZ91 and AlSi17 formed by compound casting, Arch. Foundry Eng., 17 (2017) 202-206.
26. Włosiński W., Jakubowski J., Krajewski A., Woźniczka M.: Zgrzewanie dyfuzyjne stopów na bazie NiAl i Ni3Al ze stalą St3S, Przegląd Spawalnictwa, 77 (2005) 2-6.
27. Ossowski M., Hudycz M., Wierzchoń T.: Struktura i właściwości kompozytów warstwowych: stop tytanu – fazy międzymetaliczne z układu Ti-Al. Przegląd Spawalnictwa, 79 (2007) 13-16.
28. Szwed B., Konieczny M.: Influence of diffusion bonding parameters on the structure and properties of titanium and stainless steel joints with copper interlayer, J. Achiv. Mater. Manuf. Eng., 67 (2014) 21-25.
29. Poradnik spawalniczy, WNT, Warszawa 1967.
30. Okamoto H.: Al-Mg (Aluminum-Magnesium), J. Phase Equilibria, 19 (1998) 598.
31. Braszczyńska-Malik K.: Precipitates of gamma-Mg17Al12 phase in Mg-Al alloys, Magnesium alloys – design, Processing and Properties, Frank Czerwiński (ed.), InTech, 2011, pp. 95-112.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-6915473d-5c85-4ed0-a578-e8685752bf2d