محمد یوسفیه - دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
مرتضی تمیزی فر - دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
سید محمدعلی بوترابی - دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
احسان برهانی - دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه سمنان، ایران

در این تحقیق از روش طراحی آماری آزمایش (DOE) تحت عنوان روش تاگوچی برای بهینه سازی عوامل موثر بر خواص مکانیکی آلیاژهای نانو/فوق ریزدانه آلومینیوم- اسکاندیم در جوشکاری اصطکاکی – اختلاطی (FSW) استفاده شده است. شرایط بهینه به دست آمده از این روش منجر به بهترین خواص مکانیکی شد. نتایج آنالیز واریانس و تاگوچی نشان داد که سرعت دورانی ابزار با درصد تاثیر 60.08% به عنوان موثرترین پارامتر بر خواص مکانیکی قطعات جوش آلیاژهای آلومینیوم-اسکاندیم است. همچنین سرعت جوشکاری با درصد تاثیر 35.79% در رتبه دوم قرار داشت در حالی که پارامتر زاویه ابزار با قطعه کار با درصد تاثیر 2.81% کمترین تاثیر را بر خواص مکانیکی قطعات جوش داشت. برای به دست آوردن شرایط بهینه مشخصه کیفی هر چه بیشتر بهتر انتخاب شد. سرعت دورانی ابزار 700rpm، سرعت جوشکاری 80mm/min و زاویه ابزار با قطعه کار 3 درجه به عنوان شرایط کاری بهینه به دست آمدند. آزمایش تایید بر اساس شرایط کاری بهینه انجام شد. سختی میانگین و استحکام تسلیم به دست آمده در شرایط آزمایش تایید به ترتیب برابر 63 ویکرز و 119MPa بودند که این مقادیر بزرگ ترین سختی و استحکام تسلیم به دست آمده برای قطعات جوش در این تحقیق هستند. بنابراین روش تاگوچی به عنوان یک روش موثر و سیستماتیک برای بهینه سازی پارامترهای FSW برای رسیدن به بیشترین خواص مکانیکی در قطعات جوش آلیاژهای نانو/فوق ریزدانه آلومینیوم- اسکاندیم شناخته شد . همچنین نتایج آنالیز پراش الکترون برگشتی (EBSD) و بافت نشان داد که فلز پایه دارای بافت مکعبی و نمونه نورد تجمعی شده دارای بافت مس است . در حالیکه نمونه جوش بهینه شده دارای ریزساختار با دانه های هم محور تبلور مجدد یافته و بافت کاملا متفاوت از فلز پایه و نمونه نورد تجمعی شده بود. به طوریکه ترکیبی از بافت های B/B و C در نمونه جوش بهینه شده مشاهده شد که نشان از وقوع تبلور مجدد دینامیکی پیوسته در طی فرایند جوشکاری اصطکاکی – اختلاطی است.

نانو ساختار، جوشکاری اصطکاکی – اختلاطی، آلیاژهای آلومینیوم-اسکاندیم ، خواص مکانیکی، ریزساختار، طراحی آماری آزمایش،بافت