Microstructure and mechanical properties of friction stir welded Sc-modified Al-Zn-Mg-Cu alloy

• Autorzy: Kopyściański M. , Dymek S. , Hamilton C. , Blicharski M.

Warianty tytułu

PL

Mikrostruktura i własności mechaniczne połączeń stopu Al-Zn-Mg-Cu modyfikowanego Sc, wykonanych metodą zgrzewania tarciowego z mieszaniem materiału

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Small additions of scandium to Al-Zn-Mg-Cu 7000 series alloys can significantly improve mechanical properties and augment the strength retention at low and elevated temperatures. This research program evaluates the mechanical properties of Sc-modified Al-Zn-Mg-Cu alloy extrusions joined through friction stir welding (FSW). Mechanical testing was performed on the baseline material and on panels friction stir welded at 175, 225, 250, 300 and 400 RPM (all other weld parameters were held constant). The FSW joints of all tested samples are free of welding defects, but visually without the characteristic nugget typical for FSW joints of other aluminum alloys. The center of the weld was composed of very small and equiaxed grains with an average diameter of several micrometers. There was a striking difference between hardness profiles for lower and higher rotation speeds: profiles for lower speeds exhibited singular minima.

PL

Niewielki dodatek skandu do stopów Al-Zn-Mg-Cu serii 7000 może znacząco poprawić własności mechaniczne oraz zwiększyć wytrzymałość zarówno w niskiej, jak i wyższej temperaturze. Celem badań była ocena własności mechanicznych połączeń stopu Al-Zn-Mg-Cu modyfikowanego Sc, wykonanych metodą zgrzewania tarciowego z mieszaniem materiału (Friction Stir Welding - FSW). Badania własności mechanicznych zostały przeprowadzone na materiale rodzimym oraz na materiale zawierającym zgrzeiny wykonane z rożnymi prędkościami obrotowymi narzędzia: 175, 225, 250, 300, 350 i 400 obr/min (pozostałe parametry były stałe). Wszystkie badane próbki były wolne od defektów, lecz wizualnie bez typowego jądra charakterystycznego dla większości zgrzein stopów aluminium, wykonanych metodą FSW. Strefa zmieszania zgrzeiny była zbudowana z bardzo małych i równoosiowych ziaren o średniej średnicy kilku mikrometrów. Została zaobserwowana uderzająca różnica pomiędzy profilami twardości dla małych i dużych prędkości obrotowych narzędzia: profile dla małych prędkości miały tylko jedno minimum.

Słowa kluczowe

EN

friction stir welding; FSW; Al-Sc alloys

PL

zgrzewanie tarciowe z mieszaniem materiału; stopy Al-Sc

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, nr 3
• Strony: 582--585
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kopyściański M.

autor

Dymek S.

autor

Hamilton C.

autor

Blicharski M.

• Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science AGH University of Science and Technology, Kraków,

Bibliografia

• [1] Robson J. D.: A new model for prediction of dispersoid precipitation in aluminum alloys containing zirconium and scandium. Acta Mater. 52 (2004) 1409-1421.
• [2] Riddle Y. W., Sanders T. H.: Recrystallization performance of AA7050 varied with Sc and Zr. Mater. Sci. Forum 331-337 (2000) 799-804.
• [3] Senkova S. V., Senkov O. N., Miracle D. B.: Cryogenic and elevated temperature strengths of an Al-Zn-Mg-Cu alloy modified with Sc and Zr. Metall. Mat. Trans. A 57 (2006) 3569-3575.
• [4] Bhat R. B., Schloz J. D., Senkova S. V., Senkov O. N.: Microstructure and properties of cast ingots of Al-Zn-Mg-Cu alloys modified with Sc and Zr. Metall. Mater. Trans. A.: 36 (2005) 2115-2126.
• [5] Davydov V. G, Rostova T. D, Zakharov V. V, Filatov Yu. A., Yelagin V. I.: Scientific principles of making an alloying addition of scandium to aluminum alloys. Mater Sci Eng A 280 (2000) 30-36.
• [6] Mishra R. S. and Mahoney M. W.: Friction stir welding and processing, ed. ASM International. Ohio, USA, 2007.
• [7] R. Braun, L. Lityńska-Dobrzyńska, Friction Stir Welding of Al-Cu-Mg-Ag Alloys. Mat. Sci. Forum 396-402 (2002) 1531-1536.
• [8] Lityńska L., Braun R., Staniek G., Dalle Donne C., Dutkiewicz J.: TEMstudy of microstructure evolution in friction-stir-welded AlCuMgAg alloy. Materials Chemistry and Physics 81 (2003) 293-295.
• [9] Mroczka K., Dutkiewicz J., Lityńska-Dobrzyńska L., Pietras P.: Microstructure and properties of FSW joints of 2017A/6013 aluminum alloys sheets. Archives of Material Science and Engineering 33 (2008) 93-96.
• [10] Hamilton C., Dymek S., Blicharski M.: A model of material flow during friction stir welding. Materials Characterization 59 (2008) 1206 -1214.
• [11] Hamilton C., Dymek S., Kalemba I., Blicharski M.: Friction stir welding of aluminum 7136-T76511 extrusions. Science and Technology of Welding & Joining, 13 (2008) 714-720.
• [12] Thomas W.M.: Friction stir welding – recent developments. Materials Science Forum 426-432 (2003) 229-236.
• [13] Threadgill, P. L., Leonard Withers P. J.: Friction stir welding of aluminum alloys. Int. Mater. Rev. 2 (2009) 49-93.
• [14] Polmear I.: Light alloys – from traditional alloys to nanocrystals – fourth edition. Elsevier (2006).
• [15] Su J.-Q., Nelson T. W, Mishra R., Mahoney B.: Microstructural investigation of friction stir welded 7050-T651 aluminium. Acta Materialia 51 (2003) 713-729.
• [16] Senkov O. N., Shagiev M. R., Senkova S. V., Miracle D. B.,: Precipitation of Al3(Sc, Zr) particles in an Al-Zn-Mg-Cu-Sc-Zr alloy during conventional solution heat treatment and its effect on tensile properties. Acta Materialia 56 (2008) 3723-3738.
• [17] Hamilton C., Dymek S., Blicharski M., Brzegowy W.: Microstructural and flow characteristics of friction stir welded aluminum 6061-T6 extrusions. Sci. Technol. Weld. Join. 12 (2007) 732-737.
• [18] Sutton M. A., Yang B. C., Reynolds A. P. and Taylor R.: Microstructural studies of friction stir welds in 2024-T3 aluminum. Mat. Sci. Eng. A323 160 (2002).
• [19] Biallas G., Braun R., Dalle Donne C., Staniek G., Kaysser W. A.: Proc. Of 1st Int. Symp. on Friction Stir Welding, Thousand Oaks, CA, USA (1999).
• [20] Kishnan K. N., Mat. Sci. Eng. 327A 246 (2002).
• [21] Kalemba I., Dymek S., Hamilton C., Blicharski M.: Electron microscopy investigation of friction stir welded 7136-T76511 aluminum. Accepted for publication in Materials Science and Technology in 2010.