[논문 리뷰] Microstructure, mechanical properties and corrosion of friction stir welded 6061 Aluminum Alloy

Zhitong Chen, Shengxi Li외 1명|arXiv (Cornell University)|2015. 11. 17.

Advanced Welding Techniques Analysis참고 문헌 32인용 수 18

한 줄 요약

이 연구는 마찰용접된 6061 알루미늄 합금의 미세구조, 기계적 성질 및 부식 거동을 조사한다. 동적 재결정화가 니틀 지점에서 발생하며, 열영향부위(HAZ)는 가장 높은 부식 저항성을 보이고 기초재료는 가장 높은 경도를 나타낸다. 균열은 미세구조의 이질성으로 인해 TMAZ-HAZ 계면에서 발생한다.

ABSTRACT

The microstructure, mechanical properties, and corrosion behavior of friction stir welded (FSW) AA6061 aluminum alloys were investigated. Dynamic recrystallized structures were observed and grain sizes of nugget zone (NZ), thermomechanically-affected zone (TMAZ), heat-affected zone (HAZ), and base material (BM) were different. Hardness test indicated that the minimum and maximum hardness values wereobtained in the HAZ and BM, respectively. Tensile results showed that fracture occurred in the relatively weak regions in between TMAZ and HAZ. Polarization tests illustrated that the FSW process improved the corrosion resistance of AA6061-AA6061 and the HAZ had better corrosion resistance than other regions. Raman characterizations revealed that aluminum hydroxide was the main corrosion product formed on Al after immersion experiments. Intergranular attack was observed in the NZ and downside by scanning electron microscopy.

연구 동기 및 목표

• 마찰용접된 6061 알루미늄 합금의 미세구조 변화를 분석하기 위해.
• 특히 인장 거동과 경도 분포를 포함한 기계적 성질을 평가하기 위해.
• FSW 후 다양한 부위(니틀, TMAZ, HAZ, 기초재료)의 부식 저항성을 평가하기 위해.
• 표면 특성 분석을 통해 주요 부식 산물과 고장 메커니즘을 규명하기 위해.
• FSW 접합부에서 미세구조적 특징과 기계적 및 부식 성능 간의 상관관계를 규명하기 위해.

제안 방법

• 제어된 공정 조건을 사용하여 6061 알루미늄 합금 판재에 마찰용접(FSW)을 수행함.
• 용접 부위 전반의 미세구조를 관찰하기 위해 광학현미경 및 스캐닝전자현미경(SEM)을 수행함.
• 용접 단면 전반의 경도 분포를 맵핑하기 위해 미세경도 측정을 실시함.
• 강도 및 균열 위치를 평가하기 위해 인장 시험을 수행함.
• 다른 부위의 부식 저항성을 평가하기 위해 전기화학적 극화 시험을 실시함.
• 침지 시험 후 생성된 부식 산물을 규명하기 위해 라만 스펙트로스코피를 사용함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 마찰용접은 6061 알루미늄 합금의 다양한 부위에서 미세구조에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ2 FSW 6061 알루미늄 접합부에서 균열은 일반적으로 어디서 발생하며, 이를 초래하는 미세구조적 특징은 무엇인가?
• RQ3 FSW 6061 알루미늄에서 열영향부위(HAZ)의 부식 저항성은 다른 부위와 비교하여 어떻게 되는가?
• RQ4 침지 노출 후 FSW 6061 알루미늄에 주로 생성되는 부식 산물은 무엇인가?
• RQ5 동적 재결정화가 용접 부위의 기계적 및 부식 거동에 어느 정도 영향을 미치는가?

주요 결과

• 니틀 부위에서 동적 재결정화가 관찰되어 미세한 결정립 구조가 형성됨.
• 기초재료는 가장 높은 경도를 보였고, HAZ는 가장 낮은 경도 값을 나타냄.
• 인장 균열은 열기계적 영향부위(TMAZ)와 열영향부위(HAZ) 사이의 영역에서 발생하여 이 계면이 가장 약한 고리로 나타남.
• 극화 시험 결과 FSW 공정이 전체적인 부식 저항성을 향상시켰으며, HAZ가 다른 부위보다 뛰어난 성능을 보임.
• 라만 스펙트로스코피를 통해 침지 후 주로 알루미늄 하이드록사이드가 부식 산물로 규명됨.
• 니틀 부위, 특히 아래면에서 응집성 부식이 관찰되어 局부 부식에 취약함이 나타남.