การศึกษาการตกตะกอนของอะลูมิเนียมหล่อผสมกึ่งของแข็ง เกรด 2024 ในการเชื่อมเสียดทานแบบกวน
DOI: 10.14416/j.ind.tech.2025.04.012
คำสำคัญ:
การเชื่อมเสียดทานแบบกวน, พรีซิพิเตต, ดิสโลเคชัน, จีพีโซนบทคัดย่อ
วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้ เพื่อศึกษาการตกตะกอนของอะลูมิเนียมหล่อผสมกึ่งของแข็ง เกรด 2024 ในการเชื่อมเสียดทานแบบกวนด้วยหัวกวนแบบทรงกระบอกเรียบ ที่สภาวะการเชื่อมประกอบด้วย ความเร็วรอบในการหมุนกวน 790 รอบต่อนาที ความเร็วในการเดินเชื่อม 22 และ 36 มิลลิเมตรต่อนาที ผลการวิจัยแสดงให้เห็นกลไกและผลของการตกตะกอนของงานเชื่อมในบริเวณต่าง ๆ ดังนี้ บริเวณเนื้อโลหะเดิม (BM) ประกอบด้วยตะกอนของเฟสจีพีโซน (GP Zone) และดิสโลเคชันเป็นส่วนใหญ่ และมี T-phase (Al20Cu2Mn3) เล็กน้อย บริเวณพื้นที่กวน (SZ) ประกอบด้วยตะกอนของเฟส S´/ S (Al2CuMg) เป็นส่วนใหญ่ และมี T-phase ขนาดใหญ่กว่าในบริเวณเนื้อโลหะเดิม และมีดิสโลเคชันกระจายในบริเวณอะลูมิเนียมเมตริกซ์ ซึ่งดิสโลเคชันเป็นเฟสที่ไปขัดขวางการเคลื่อนที่ของตะกอนเฟส S´/ S ในขณะที่บริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (TMAZ) ด้านรีทรีตติงไซด์ (RS) ประกอบด้วยตะกอนของเฟส GP Zone และมีตะกอนเฟส S´/ S เกิดขึ้นเล็กน้อย ด้านแอดวานซิงไซด์ (AS) ประกอบด้วยตะกอนเฟส S´/ S T-phase และดิสโลเคชัน ซึ่งผลจากการตกตะกอนส่งผลต่อสมบัติทางกลของชิ้นงาน โดยบริเวณรอยเชื่อมจะมีสมบัติทางกลที่ดีกว่าบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน เนื่องจากลักษณะและปริมาณเฟสพรีซิพิเตตที่ต่างกัน
References
I. Morozova, A. Królicka, A. Obrosov, Y. Yang, N. Doynov, S. Weib and V. Michailov, Precipitation in impulse friction stir welded 2024 aluminium alloy, Materials Science and Engineering: A, 2022, 852, 143617.
S. Khantongkum, Influence of two-step aging parameters on mechanical properties of semi-solid cast 2024 aluminium alloy, Thesis, Suranaree University of Technology, Thailand, 2020.
Y.C. Lin, J.-J. Liu and J.-N. Chen, Material flow tracking for various tool geometries during the friction stir spot welding process, Journal of Materials Engineering and Performance, 2013, 22, 3674-3683.
Z.Y. Ma, S.R. Sharma and S.R. Mishra, Effect of friction stir processing on the microstructure of cast A356 aluminum, Materials Science and Engineering: A, 2006, 433, 269-278.
D. Wang, L. Zhan, J. Zhong, Z. Tang, Q. Zeng and K. Gan, Stress-level dependency of creep aging behavior for friction stir welded Al-Cu alloy, Journal of Central South University, 2022, 29, 3030-3053.
Y.Q. Chen, S.P. Pan, S.W. Tang, W.H. Liu, C.P. Tang and F.Y. Xu, Formation mechanisms and evolution of precipitate-free zone at grain boundaries in an Al-Cu-Mg-Mn alloy during homogenization, Journal of Materials Science, 2016, 51, 7780-7792.
A.A. Eliseev, S.V. Fortuna and M.A. Khimich, Effect of ultrasonic impact on the microhardness and microstructure of friction stir welded aluminum alloy 2024, Russian Physics Journal, 2024, 67, 932-939.
P. Li, S. Wang, Y. Xia, X. Hao, Z. Lei and H. Dong, Inhomogeneous microstructure and mechanical properties of rotary friction welded AA2024 joints, Journal of Materials Research and Technology, 2020, 9, 5749-5760.
Y. Hu, H. Liu, H. Fujii, K. Ushioda, H. Araki, K. Sugita and K. Liu, Vacancy-induced θ' precipitation during ultrasonic-affected friction stir welding of Al-Cu alloy, Journal of Materials Science, 2020, 55, 14626-14641.
