Abstract
Bruken av nanokomposittsveisetråder har fått betydelig oppmerksomhet som et tiltak for å håndtere utfordringer forbundet med konvensjonell sveising av aluminium. I denne undersøkelsen ble en nanokompositt-tråd med sammensetning Al-1Ti-1.5TiC produsert ved hjelp av metallskrueekstrudering av AA7108 aluminiumslegering. For sammenligning ble det også produsert to andre sveisetråder uten Ti-TiC ved hjelp av stempelekstrudering (RE) og metallskrueekstrudering (SE). Inkorporering av nanopartikler i fylltråden resulterte i forbedrede sveiseegenskaper. Dekkgassveising med smeltende elektrode (GMAW) og dekkgassveising med wolframelektrode (GTAW) ble brukt for å evaluere ytelsen til nanokomposittfylltrådene. Inokulanter ble introdusert i fyllmetallet ved å belegge aluminiumsbiter med Ti-partikler (ca. 5 μm) og TiC-nanopartikler (40-60 nm) før skrueekstruderingsprosessen. Det antas at partiklene var relativt jevnt fordelt i det ekstruderte materialet. Etter sveising ble tverrsnitt av sveisene undersøkt ved hjelp av et lysoptisk mikroskop (LOM), skanningelektronmikroskop (SEM), samt hardhets- og strekktesting. Studien viste at inkluderingen av Ti- og TiC-partikler i aluminiumsfylltråden førte til en betydelig reduksjon i kornstørrelsen i både GMAW- og GTAW-sveisesmetallene. For GMAW ble kornstørrelsen redusert med henholdsvis 83% og 81% sammenlignet med sveiseskjøt fra stempelekstrudert (RE) og ren skrueekstrudert (SE) aluminiumstråd. Denne kornforfiningen tilskrives en økning i antall nukleeringspunkter, konstitusjonell underkjøling og hindring av kornvekst. Samtidig ble det observert en betydelig økning i porøsitet både i GMAW og GTAW ved tilsats av mikro- og nanopulver. Porøsitetsdannelsen kan forklares av ulike faktorer, som eksponering av pulveret for fuktighet og oksygen før skrueekstrudering, utilstrekkelige sveiseparametere og forurensning på overflatene til trådene. Mekanisk testing viste ingen merkbar forskjell i hardhet mellom trådene for de individuelle sveismetodene. Det ble derimot observert betydelige forskjeller når man sammenlignet GMAW og GTAW. Økningen i hardhet i GMAW-prøvene tilskrives dannelse av GP(I)-soner. I tillegg ble to sett med 30 strekkprøver undersøkt med et 5 ukers mellomrom for å undersøke den generelle sveisstyrken og påvirkningen av kaldutherding. Sterkt varierende kvalitet på sveisene førte til uregelmessige testprøver, noe som resulterte i store styrkeforskjeller mellom GMAW- og GTAW-sveiseskjøtene.