Kerámia erősítő-részecskék hatása alumínium mátrixú kompozitok AVI hegesztésénél
Kerámia erősítő-részecskék hatása alumínium mátrixú kompozitok AVI hegesztésénél
Mucsi Márk BSc IV. évf., Társai Németh Kristóf és Palasik Bálint BSc III. évf.
e-mail: balint.palasik@gmail.com
Konzulens: Dr. Májlinger Kornél, Anyagtudomány és Technológia Tanszék
e-mail: VMKornel@eik.bme.hu
A mai világban mindent egyre könnyebbre, mégis mechanikailag megfelelőre kell gyártani, ennek a két követelménynek a közös hozományai a kompozitanyagok. Több fajtáját ismerik és előszeretettel alkalmazzák (lásd: autóipar), mi kutatásaink során az alumínium mátrixú kerámia részecske-erősítésű kompozitokkal foglalkoztunk. Az alumínium anyagok hegesztése, mindig is kihívást jelentett, de ipari szinten is megoldható, ezzel szemben az alumíniummátrixú kompozitok nem túl nagy mértékben hegeszthetőek, eddig is csak néhány említésre méltó próbálkozás történt. Ezeket különböző eljárásokkal (kavaró dörzshegesztés, lézeres- és elektronsugaras hegesztés és ívhegesztés) tudták megvalósítani. Az irodalomban leírt anyagokban, csak kis mértékben voltak fellelhetőek a kerámia szemcsékkel erősített kompozitok és ott is csak 5-25 %-os térkitöltéssel a mátrixban.
Ezzel szemben a mi próbatesteink 40-45 %-os erősítőanyag térkitöltéssel kerültek legyártásra, melynek következménye, hogy hegeszthetőségük nehézsége exponenciálisan nőtt. Kerámia szemcséink méretei is eltértek az átlagostól, mivel mi 3, 1 és 0,1 mm-es névleges átmérőjű erősítő anyagokat használtuk, amelyek közül a legkisebb is több mint tízszerese volt a szakirodalomban fellelhetőkhöz képest. Ez a nagyságrendi különbség is nehezítette az anyagok hegeszthetőségét.
Kísérleteink során a különböző szemcseméretek, a hegesztési sebesség, és áramerősség hatását vizsgáltuk a beolvadási mélységre és szélességre. Megfigyeléseink során arra jutottunk, hogy a hegesztési sebesség csökkentésével arányosan nő a beolvadási mélység és szélesség. Továbbá megállapítottuk, hogy az áramerősség növelésével nagyjából a hegesztési sebességhez hasonló mértékben változik a hegesztési varrat geometriája. A szemcseméretekkel kapcsolatban arra jutottunk, hogy méret csökkenésével kiugró mértékben növekszik mind a beolvadás mélysége, mind a szélessége. Az erősítetlen alumínium mátrixhoz képest a kompozitjainkon mutatkozó beolvadás mélyebb és szélesebb volt. Ez a jelenség a nagyobb fajlagos áramsűrűség miatt alakulhatott ki.
Másik jelentős észrevételünk, hogy hegfürdő nem a hagyományos formában alakult ki. Az ömledék kialakult, de nem keveredet. Emellett a varrat felszínén alumínium dudorok tűntek fel. Ezek úgy keletkeztek, hogy a megolvadt alumínium és a kerámia részecskék nem nedvesítik egymást, így az olvadt alumínium egy része inkább a varrat felszínére gyűlt össze. Ezeket a dudorokat leszámítva azonban semmi más szabad szemmel látható jele sem volt, hogy a próbatest megolvadt volna, az a metallográfiai vizsgálatokkor derült csak ki.
Irodalom:
[1] Artinger – Csikós – Králics – Németh – Palotás: Fémek és kerámiák technológiája(1997)
[2] A. Urena, M.D. Escalera, L. Gil: Influence of interface reactions on fracture mechanisms in TIG arc-welded aluminium matrix composites
[3] Wang Xi-he, Niu Ji-tai, Guan Shao-kang,Wang Le-jun, Cheng Dong-feng: Investigation on TIG welding of SiCp-reinforced aluminum–matrix composite using mixed shielding gas and Al–Si filler
[4] J. M. Gómez de Salazar, M.I Barrena: Dissimilar fusion welding of AA7020/MMC reinforced with Al2O3 particles. Microstructure and mechanical properties
[5] P.P. Lean, L. Gil, A. Ureña: Dissimilar welds between unreinforced AA6082 and AA6092/SiC/25p composite by pulsed-MIG arc welding using unreinforced filler alloys(Al–5Mg and Al–5Si)
