Sürtünme karıştırma kaynağı ile birleştirilmiş yaşlandırılabilir alüminyum alaşımlarının mekanik özelliklerinin ve korozyon davranışlarının incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, yaşlandırılabilir 2024 alüminyum alaşımları ve yaşlandırılamayan 1050 alüminyum alaşımları sürtünme karıştırma kaynağı ile çeşitli kaynak parametreler ile kaynak edilmişlerdir. Esas olarak, sürtünme karıştırma kaynağı ile kaynak edilmiş 2024 alüminyum alaşımlarında kaynak parametrelerinin ve kaynak öncesi ve sonrasında uygulanacak yaşlandırma işlemlerinin etkisi incelenmiştir. İncelemeler kaynak bölgesi iç yapısı, kaynak bölgesi sertlik dağılımları, korozyon öncesi ve korozyon sonrası çekme özellikleri ve kırılma bölgeleri üzerinde yoğunlaşmıştır. 2024 alaşımlarında kaynak öncesindeki temel malzeme özelliklerine baglı olarak, farklı çekme özellikleri ve kırılma bölgeleri ortaya çıkmıstır. Temel malzeme özellikleri açısından yaslandırılannumunelerde genel itibariyle kopmalar ilerleme tarafında kaynak merkezi ve termomekanik olarak etkilenmiş bölge ara kesitinde meydana gelirken, temel malzemeözellikleri açısından yaşlandırma işlemi uygulanmayan alaşımlarda ise kopmalar temel malzeme üzerinde meydana gelmiştir. Kaynak sonrası, kaynak esnasında ortaya çıkan sıcaklıktan dolayı kaynak öncesi ısıl işlem koşuluna bağlı olarak belirgin mukavemet kayıpları ile karşılaşılmıştır. Kaynak sonrası yeniden uygulanan ısıl işlemler sonucunda da kısmi bir iyileşme sağlanmış olsa bile kaynaksız aynı koşuldaki numunelerin çekme özellikleri elde edilememiştir. 1050 alaşımlarında ise mekanik özelliklerde meydana gelen kayıp ve kaynak bölgesi etkilenme derecesi çok daha düşük düzeyde kalmıştır. Bu alaşımlarda, uygun kaynak parametreleri kullanıldığı takdirde kırılmalar temel malzeme bölgesinde meydana gelmiştir; kaynak bölgesinde herhangi bir mekanik kayıp söz konusu olmamıştır. Kaynak sonrasındaki korozyon deneyleri ise atmosfere açık koşullarda ve oda sıcaklığında %3,5'luk NaCl çözeltisi içerisinde statik daldırma şeklinde yapılmıştır. 2024 alaşımları ile karşılaştırma yapılabilmesi için aynı incelemeler, çeşitli kaynak parametreleri ile üretilen yaşlandırılamayan 1050 alüminyum alaşımları içinde tekrarlanmıştır. Uzun korozyon sürelerinde dahi kaynaklı 1050 alaşımlarının mekanik özelliklerinde herhangi bir kayıp meydana gelmezken,kaynaklı 2024 alaşımlarında ise daha kısa korozyon sürelerinde bile önemli sayılabilecek ölçüde mekanik özelliklerinde kayıplar gözlenmiştir.

In this study, age hardenable 2024 aluminium alloys and non-heat-treatable 1050aluminium alloys were friction stir welded under various welding parameters. Theeffects of the welding parameters and base material conditions and post weld heattreatments on the friction stir welded 2024 aluminium alloys were essentiallyinvestigated. Investigations for samples were on microstructure and micro-hardnessdistribuiton of the weld region, tensile properties before and post corrosion tests andfracture locations. The tensile properties and fracture locations of the joints for heattreatable 2024 alloys depend on the base material conditions. In 2024 joints having agedbase material conditions, the fracture locations is generally at or near the interfacebetween the nugget and the thermo-mechanically affected zone on the advancing side,whereas in the 2024 joint having stable base material condition, the fracture occured atthe base material. After welding, the mechanical properties of the 2024 joints deterioratedepending on the base material condition owing to the heat during welding. Post weldheat treatments in the 2024 joints provide partly improvements in mechanical propertiesbut the improvements are insufficient with respect to the base materials. After welding,the losses in the mechanical properties for the 1050 joints are too low and negligible incontrast to the 2024 joints. When the 1050 alloys were friction stir welded with suitablewelding parameters, the fracture occured at the base material and any mechanical losswas not observed in the weld region. Static immersion corrosion tests for the sampleswere carried out in a 3.5 wt. % NaCl solution, open to air, at room temperature. Also,for comparison with the 2024 joints, the same investigations have been performed forthe 1050 joints. While any mechanical loss post corrosion tests even for long corrosiontimes in the 1050 joints has not occured, the significant mechanical losses postcorrosion tests even for short corrosion times in the 2024 joints have been observed.