Influence of heat treatment on the properties of explosively welded Cu-Al joint

• Autorzy: Lokaj Jan , Sahul Miroslav , Sahul Martin , Čaplovič Ľubomír

Identyfikatory

DOI

10.22211/matwys/0228

Warianty tytułu

PL

Wpływ obróbki cieplnej na właściwości złączy Cu-Al zgrzewanych wybuchowo

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Explosive welding of copper C10200 to aluminium alloy AW 5083 was performed. C10200 was proposed as a flyer plate due to its suitable plastic properties. A parallel layout of welded metals was selected to attain a more stable welding process. Welding parameters and conditions were determined. The surfaces of both materials were mechanically machined and degreased prior to welding which was performed using Semtex S30. The bimetals were characterized by a regular wavy interface. The aim of the research was to establish the influence of heat treatment on both the structure and microhardness at the interface of the explosively welded bimetal Al-Cu. Heat treatment was performed at 250, 300 and 350 °C over 2, 3 and 4 h. After heat treatment, an increase in Inter Metallic Compounds (IMC) was observed, proportional to the increasing temperature. An analysis of chemical composition carried out by EPMA (Electron Probe Micro Analysis) confirmed the presence of Inter Metallic Phases (IMP) such as θ (Al2Cu), η2 (Al2Cu), ξ2 (Al3Cu4), δ (Al2Cu3), γ1 (A14Cu9). The microhardness decreased after the heat treatment in the bimetal but significantly increased at the interface as a consequence of IMC formation.

PL

Wykonano zgrzewanie wybuchowe stopu aluminium miedź C10200 i AW 5083. C10200 został zaproponowany jako płyta napędzana ze względu na jego odpowiednie właściwości plastyczne. Wybrano równoległy układ zgrzewanych metali, aby uzyskać bardziej stabilny proces łączenia. Określono parametry i warunki łączenia. Powierzchnie obu materiałów zostały poddane obróbce mechanicznej i odtłuszczeniu przed zgrzewaniem wykonanym przy użyciu Semtex S30. Bimetale charakteryzowały się regularną falistą powierzchnią styku. Celem badań było określenie wpływu obróbki cieplnej zarówno na strukturę, jak i mikrotwardość na granicy faz bimetalu Al-Cu zgrzewanego wybuchowo. Obróbkę cieplną przeprowadzono w 250, 300 i 350 °C przez 2, 3 i 4 godziny. Po obróbce cieplnej zaobserwowano wzrost związków międzymetalicznych (IMC), który był proporcjonalny do wzrostu temperatury. Analiza składu chemicznego przeprowadzona przez EPMA (Electron Probe Micro Analysis) potwierdziła obecność IMP takich jak θ (Al2Cu), η2 (AlCu), ξ2 (Al3Cu4), δ (Al2Cu3), γ1 (Al4Cu9). Mikrotwardość zmniejszyła się po obróbce cieplnej w bimetalu, ale znacznie wzrosła na granicy faz w wyniku tworzenia IMC.

Słowa kluczowe

EN

explosive welding; detonation velocity; copper; aluminium alloy; intermetallic compounds; EDS analysis; microhardness

PL

zgrzewanie wybuchowe; prędkość detonacji; miedź; stop aluminium; związki międzymetaliczne; analiza EDS; mikrotwardość

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Przemysłu Organicznego
• Czasopismo: Materiały Wysokoenergetyczne
• Rocznik: 2022
• Tom: T. 14
• Strony: 4--13
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Lokaj Jan

• Faculty of Material Science and Technology in Trnava, Slovak University of Technology in Bratislava, Paulínska 16, 917 24 Trnava, Slovakia
• Faculty of Food and Chemical Technology, Slovak University of Technology in Bratislava, Radlinského 9, 812 37 Bratislava, Slovakia

• https://orcid.org/0000-0001-7960-1324

autor

Sahul Miroslav

• Faculty of Mechanical Engineering, Czech Technical University in Prague, Technická 4, 160 00 Prague, Czech Republic

• https://orcid.org/0000-0001-5091-6381

autor

Sahul Martin

• Faculty of Material Science and Technology in Trnava, Slovak University of Technology in Bratislava, Paulínska 16, 917 24 Trnava, Slovakia

• https://orcid.org/0000-0001-9472-500X

autor

Čaplovič Ľubomír

• Faculty of Material Science and Technology in Trnava, Slovak University of Technology in Bratislava, Paulínska 16, 917 24 Trnava, Slovakia

• https://orcid.org/0000-0002-2280-008X

Bibliografia

• [1] Lokaj J., Sahul M., Sahul M., Nesvadba P. Investigation of Properties of Cu-Al Explosively Welded Bimetals. Mater. Wysokoenerg./High Energy Mater. 2019, 11(2): 31-37.
• [2] Blazynski T.Z. Explosive Welding, Forming and Compaction. New York: Applied Science Publishers Ltd, 1983.
• [3] Kuncipál J., Pilous V., Dunovský J. New Technologies in Welding. (in Czech) Praha, 1984.
• [4] Sahul M., Sahul M., Lokaj J. The Effect of Annealing on the Properties of AW5754 Aluminum Alloy-AZ31B Magnesium Alloy Explosively Welded Bimetals. J. Mater. Eng. Perform. 2019, 28(10): 6192-6208.
• [5] Loureiro A., Mendes R., Ribeiro J.B., Leal R.M., Galvao L. Effect of Explosive Mixture on Quality of Explosive Welding of Copper to Aluminium. Mater. Des. 2016, 95: 256-267.
• [6] Kaech A. An Introduction to Electron Microscopy Instrumentation. Imaging and Preparation. Center for Microscopy and Image Analysis, University of Zurich, 2013, http://www.zmb.uzh.ch/static/bio407/assets/Script _AK_2014.pdf [retrevied 24.10.2019].
• [7] Carvalho G.H.S.F.L., Mendes R., Leal R.M., Galvao R.M., Loureiro A. Effect of the Flyer Material on the Interface Phenomena in Aluminium and Copper Explosive Welds. Mater. Des. 2017, 122:172-183.
• [8] Sahul M., Sahul M., Lokaj J., Čaplovič Ľ., Nesvadba P. Influence of Annealing on the Properties of Explosively Welded Titanium Grade 1-AW7075 Aluminum Alloy Bimetals. J. Mater. Eng. Perform. 2018, 27: 5665-5674.
• [9] Kimura M, Fuji A., Shibata S. Joint Properties of friction Welded Joint Between Pure Magnesium and Pure Aluminium with Post-weld Heat Treatment. Mater. Des. 2015, 85: 169-179