Mikrostruktura i własności połączeń stopów aluminium wykonanych metodą zgrzewania tarciowego z mieszaniem materiału spoiny

Abstract

The alloy 7136 belongs to the $Al-Zn-Mg-Cu$ age hardenable class of aluminum alloys. These alloys offer very good properties, i.e. high strength and simultaneously good corrosion resistance. Thanks to these properties $Al-Zn-Mg-Cu$ alloys are very attractive to aerospace applications. However application of these alloys is limited due to problems associated with their welding. $Al-Zn-Mg-Cu$ alloys are classified as non-weldable. The aim of the PhD work is characterization of quality and properties of friction stir welded 7136-T76 extrusions. FSW is a novel solid-state joining process. During the process the material is mixed and undergoes intense plastic deformation accompanied by a temperature increase. This research addresses the detailed investigation microstructure, mechanical properties and corrosion resistance of FSW welds. These studies demonstrated that friction stir welding applied to the $Al-Zn-Mg-Cu$ alloys produces high quality, sound welds. The FSW joints are fundamentally defect-free and display high mechanical properties and good corrosion resistance. The performed investigations show relatively large range of process parameters, which allow to obtain good quality of welds, both in respect of microstructure and properties. The applied tool rotation speeds do not have influence on quality welds.

Stop aluminium 7136 należy do stopów $Al-Zn-Mg-Cu$ umacnianych wydzieleniowo. Stopy te posiadają bardzo dobre własności, tj. wysoką wytrzymałość przy dobrej odporności korozyjnej, dzięki czemu są świetnym materiałem na zastosowania lotnicze. Jednak zastosowanie tych stopów ograniczone jest z powodu problemów pojawiających się podczas ich łączenia. Stopy $Al-Zn-Mg-Cu$ uznawane są za stopy niespawalne. W pracy podjęto próbę scharakteryzowania jakości i własności złącz stopu 7136-T76 wykonanych metodą zgrzewania tarciowego z mieszaniem materiału spoiny (z ang. Friction Stir Welding – FSW). Proces FSW jest nową technologią spajania. Zachodzi on bez udziału fazy ciekłej. W procesie materiał poddawany jest intensywnemu odkształceniu plastycznemu w podwyższonej temperaturze, dzięki czemu możliwe jest wymieszanie materiału tworzącego spoinę. Istotą zaprezentowanych badań było szczegółowe zbadanie mikrostruktury, własności mechanicznych oraz odporności korozyjnej złącz FSW. Wykazano, że zgrzewanie tarciowe z mieszaniem materiału spoiny jest odpowiednią techniką łączenia stopów $Al-Zn-Mg-Cu$. Otrzymane złącza FSW charakteryzują się dobrą jakością, wysokimi własnościami mechanicznymi oraz dobrą odpornością korozyjną. Wykonane badania złącz wytworzonych przy różnych prędkościach obrotowych narzędzia wykazały, że odpowiednią jakość złącz, zarówno pod względem mikrostruktury jak i własności można uzyskać przy stosunkowo dużym zakresie parametrów procesu. Zastosowane w pracy prędkości obrotowe narzędzia podczas procesu zgrzewania nie miały istotnego wpływu na jakość zgrzeiny.