Skip to main content
Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A 1/2017

20.10.2016

Microstructural Characteristics and Mechanical Properties of Friction Stir Welded Thick 5083 Aluminum Alloy

verfasst von: Murshid Imam, Yufeng Sun, Hidetoshi Fujii, Ninshu Ma, Seiichiro Tsutsumi, Hidekazu Murakawa

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A | Ausgabe 1/2017

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Joining thick sections of aluminum alloys by friction stir welding (FSW) in a single pass needs to overcome many challenges before it comes to full-scale industrial use. Important parameters controlling the structure-properties relationships both across weld cross-section and through thickness direction were investigated through mechanical testing, electron backscatter diffraction technique, transmission electron microscopy, and occurrence of serrated plastic flow. The evolution of the properties in the weld cross-section shows that the presence of undissolved and fragmented Al\(_6\)MnFe particles cause discrepancies in establishing the Hall-Petch relationship, and derive the strengthening from the Orowan strengthening mechanism. A ‘stop action’ friction stir weld has been prepared to understand the role of geometrical features of the tool probe in the development of the final microstructure after complete weld. Sectioning through the ‘stop action’ weld with the probe in situ displays the individual effect of thread and flat on the grain structure formation. The material at the thread surface experiences more severe deformation than the material at flat surface. Both the high-angle boundaries and mean grain size are found to be higher at the thread surface. The strain hardening capacity, stress serration amplitude, and frequency are observed to be higher in the stir zone than other weld regions.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
2.
Zurück zum Zitat J.G. Perrett, J. Martin, P.L. Threadgil and M.M.Z. Ahmed: Proceedings of the 6th World Congress, Al., 2007. vol. 2000, pp. 13–17 J.G. Perrett, J. Martin, P.L. Threadgil and M.M.Z. Ahmed: Proceedings of the 6th World Congress, Al., 2007. vol. 2000, pp. 13–17
3.
Zurück zum Zitat E. Dalder, J.W. Pastrnak, J. Engel, R.S. Forrest, E. Kokko, K. McTernan, D. Waldron, Weld. J. 87(4), 40–44 (2008) E. Dalder, J.W. Pastrnak, J. Engel, R.S. Forrest, E. Kokko, K. McTernan, D. Waldron, Weld. J. 87(4), 40–44 (2008)
4.
Zurück zum Zitat B. Thompson, K. Doherty, C. Niese, M. Eff, T. Stotler, Z. Pramann, J. Seaman, R. Spencer, P. White: 9th International Symposium on Friction Stir Welding (9ISFSW), 15–17 May 2012 B. Thompson, K. Doherty, C. Niese, M. Eff, T. Stotler, Z. Pramann, J. Seaman, R. Spencer, P. White: 9th International Symposium on Friction Stir Welding (9ISFSW), 15–17 May 2012
5.
Zurück zum Zitat A. Kaur, C. Ribton, W. Balachandaran, J. Mater. Process. Technol. 221, 225–232 (2015)CrossRef A. Kaur, C. Ribton, W. Balachandaran, J. Mater. Process. Technol. 221, 225–232 (2015)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat P. Bourges, R. Blondeau, A. Ducrot, J. Binard, Int. J. Pres. Ves. Pip. 32, 355–387 (1988)CrossRef P. Bourges, R. Blondeau, A. Ducrot, J. Binard, Int. J. Pres. Ves. Pip. 32, 355–387 (1988)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat S. Sarafan, P. Wanjara, H. Champliaud, D. Thibault, Int. J. Adv. Manuf. Technol. 78, 1523–1525 (2015)CrossRef S. Sarafan, P. Wanjara, H. Champliaud, D. Thibault, Int. J. Adv. Manuf. Technol. 78, 1523–1525 (2015)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat P.L. Threadgill, A.J. Leonard, H.R. Shercliff, P.J. Withers, Int. Mater. Rev. 54(2), 49–93 (2009)CrossRef P.L. Threadgill, A.J. Leonard, H.R. Shercliff, P.J. Withers, Int. Mater. Rev. 54(2), 49–93 (2009)CrossRef
10.
11.
12.
Zurück zum Zitat H.J. Liu, H. Fujii, M. Maeda, K. Nogi, J. Mater. Process. Technol. 142, 692–696 (2003)CrossRef H.J. Liu, H. Fujii, M. Maeda, K. Nogi, J. Mater. Process. Technol. 142, 692–696 (2003)CrossRef
13.
14.
Zurück zum Zitat M. Imam, R. Ueji, H. Fujii, J. Mater. Process. Technol. 230, 62–71 (2016)CrossRef M. Imam, R. Ueji, H. Fujii, J. Mater. Process. Technol. 230, 62–71 (2016)CrossRef
15.
16.
Zurück zum Zitat R. Nandan, T. Debroy, H.K.D.H. Bhadeshia, Prog. Mater. Sci. 53, 980–1023 (2008)CrossRef R. Nandan, T. Debroy, H.K.D.H. Bhadeshia, Prog. Mater. Sci. 53, 980–1023 (2008)CrossRef
17.
18.
Zurück zum Zitat P. Upadhyay, A. Reynolds, Metall. Mater. Trans. A 45A, 2091–2100 (2014)CrossRef P. Upadhyay, A. Reynolds, Metall. Mater. Trans. A 45A, 2091–2100 (2014)CrossRef
19.
Zurück zum Zitat P. Upadhyay, A. Reynolds, J. Miner. Met. Mater. Soc. (TMS) 67(5), 1022–1031 (2015)CrossRef P. Upadhyay, A. Reynolds, J. Miner. Met. Mater. Soc. (TMS) 67(5), 1022–1031 (2015)CrossRef
20.
Zurück zum Zitat B. Malard, F. De Geuser, A. Deschamps, Acta Mater. 101, 90–100 (2015)CrossRef B. Malard, F. De Geuser, A. Deschamps, Acta Mater. 101, 90–100 (2015)CrossRef
21.
22.
Zurück zum Zitat S. Toros, F. Ozturk, I. Kacar, J. Mater. Process. Technol. 207, 1–12 (2008)CrossRef S. Toros, F. Ozturk, I. Kacar, J. Mater. Process. Technol. 207, 1–12 (2008)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat M.P. Liu, H.J. Roven, M.Y. Murashkin, R.Z. Valiev, A. Kilmametov, Z. Zhang, Y. Yu, J. Mater. Sci. 48, 4681–4688 (2013)CrossRef M.P. Liu, H.J. Roven, M.Y. Murashkin, R.Z. Valiev, A. Kilmametov, Z. Zhang, Y. Yu, J. Mater. Sci. 48, 4681–4688 (2013)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat T.D. Topping, B. Ahn, Y. Li, S.R. Nutt, E.J. Lavernia, Metall. Mater. Trans. A 43A, 505–519 (2012)CrossRef T.D. Topping, B. Ahn, Y. Li, S.R. Nutt, E.J. Lavernia, Metall. Mater. Trans. A 43A, 505–519 (2012)CrossRef
25.
Zurück zum Zitat D.S. D’Antuono, J. Gaies, W. Golumbfskie, M.L. Taheri, Scr. Mater. 76, 81–84 (2014)CrossRef D.S. D’Antuono, J. Gaies, W. Golumbfskie, M.L. Taheri, Scr. Mater. 76, 81–84 (2014)CrossRef
26.
Zurück zum Zitat E.L. Huskins, B. Cao, K.T. Ramesh, Mater. Sci. Eng. A 527, 1292–1298 (2010)CrossRef E.L. Huskins, B. Cao, K.T. Ramesh, Mater. Sci. Eng. A 527, 1292–1298 (2010)CrossRef
27.
Zurück zum Zitat Y.S. Sato, M. Urata, H. Kokawa, K. Ikeda, Mater. Sci Eng. A 354, 298–305 (2003)CrossRef Y.S. Sato, M. Urata, H. Kokawa, K. Ikeda, Mater. Sci Eng. A 354, 298–305 (2003)CrossRef
28.
Zurück zum Zitat L.-E. Svensson, L. Karlsson, H. Larsson, B. Karlsson, M. Fazzini, J. Karlsson, Sci. Technol. Weld. Join. 5(5), 285–296 (2000)CrossRef L.-E. Svensson, L. Karlsson, H. Larsson, B. Karlsson, M. Fazzini, J. Karlsson, Sci. Technol. Weld. Join. 5(5), 285–296 (2000)CrossRef
29.
Zurück zum Zitat Y.S. Sato, S.H.C. Park, H. Kokawa, Metall. Mater. Trans. A 32A, 3033–3042 (2001)CrossRef Y.S. Sato, S.H.C. Park, H. Kokawa, Metall. Mater. Trans. A 32A, 3033–3042 (2001)CrossRef
30.
Zurück zum Zitat M.M. Attallah, C.L. Davis, M. Strangwood, J. Mater. Sci. 42, 7299–7306 (2007)CrossRef M.M. Attallah, C.L. Davis, M. Strangwood, J. Mater. Sci. 42, 7299–7306 (2007)CrossRef
31.
Zurück zum Zitat P.A. Colegrove, H.R. Shercliff, Sci. Technol. Weld. Join. 9(4), 352–361 (2004)CrossRef P.A. Colegrove, H.R. Shercliff, Sci. Technol. Weld. Join. 9(4), 352–361 (2004)CrossRef
32.
Zurück zum Zitat Y.S. Sato, H. Kokawa, K. Ikeda, M. Enomoto, S. Jogan, T. Hashimoto, Metall. Mater. Trans. A 32A, 941–948 (2001)CrossRef Y.S. Sato, H. Kokawa, K. Ikeda, M. Enomoto, S. Jogan, T. Hashimoto, Metall. Mater. Trans. A 32A, 941–948 (2001)CrossRef
33.
Zurück zum Zitat R.W. Fonda, J.F. Bingert, K.J. Colligan, Scr. Mater. 51, 243–248 (2004)CrossRef R.W. Fonda, J.F. Bingert, K.J. Colligan, Scr. Mater. 51, 243–248 (2004)CrossRef
34.
35.
Zurück zum Zitat R.W. Fonda, K.E. Knipling, Sci. Technol. Weld. Join. 16(4), 288–294 (2011)CrossRef R.W. Fonda, K.E. Knipling, Sci. Technol. Weld. Join. 16(4), 288–294 (2011)CrossRef
36.
Zurück zum Zitat H.B. McShane, C.P. Lee, T. Sheppard, Mater. Sci. Technol. 6(5), 428–440 (1990)CrossRef H.B. McShane, C.P. Lee, T. Sheppard, Mater. Sci. Technol. 6(5), 428–440 (1990)CrossRef
37.
Zurück zum Zitat H. Izadi, R. Sandstrom, A.P. Gerlich, Metall. Mater. Trans. A 45A, 5635–5644 (2014)CrossRef H. Izadi, R. Sandstrom, A.P. Gerlich, Metall. Mater. Trans. A 45A, 5635–5644 (2014)CrossRef
38.
Zurück zum Zitat J.R. Cahoon, W.H. Broughton, A.R. Kutzak, Metall. Trans. 2, 1979–1983 (1971) J.R. Cahoon, W.H. Broughton, A.R. Kutzak, Metall. Trans. 2, 1979–1983 (1971)
39.
Zurück zum Zitat P. Zhang, S.X. Li, Z.F. Zhang, Mater. Sci. Eng. A 529, 62–73 (2011)CrossRef P. Zhang, S.X. Li, Z.F. Zhang, Mater. Sci. Eng. A 529, 62–73 (2011)CrossRef
40.
42.
Zurück zum Zitat A. Gholinia, F.J. Humphreys, P.B. Prangnell, Acta Mater. 50, 4461–4476 (2002)CrossRef A. Gholinia, F.J. Humphreys, P.B. Prangnell, Acta Mater. 50, 4461–4476 (2002)CrossRef
43.
Zurück zum Zitat K.A.A. Hassan, P.B. Prangnell, A.F. Norman, D.A. Price, S.W. Williams, Sci. Technol. Weld. Join. 8(4), 257–268 (2003)CrossRef K.A.A. Hassan, P.B. Prangnell, A.F. Norman, D.A. Price, S.W. Williams, Sci. Technol. Weld. Join. 8(4), 257–268 (2003)CrossRef
44.
Zurück zum Zitat T.R. McNelley, S. Swaminathan, J.Q. Su, Scr. Mater. 58, 349–354 (2008)CrossRef T.R. McNelley, S. Swaminathan, J.Q. Su, Scr. Mater. 58, 349–354 (2008)CrossRef
45.
Zurück zum Zitat H.J. Mcqueen, E. Evangelista, J. Bowles, G. Crawford, Metall. Sci. 18, 395–402 (1984)CrossRef H.J. Mcqueen, E. Evangelista, J. Bowles, G. Crawford, Metall. Sci. 18, 395–402 (1984)CrossRef
46.
Zurück zum Zitat K.E. Tello, A.P. Gerlich, P.F. Mendez, Sci. Technol. Weld. Join. 15(3), 260–266 (2013)CrossRef K.E. Tello, A.P. Gerlich, P.F. Mendez, Sci. Technol. Weld. Join. 15(3), 260–266 (2013)CrossRef
47.
Zurück zum Zitat C.G. Rhodes, M.W. Mahoney, W.H. Bingel, M. Calabrese, Scr. Mater. 48, 1451–1455 (2003)CrossRef C.G. Rhodes, M.W. Mahoney, W.H. Bingel, M. Calabrese, Scr. Mater. 48, 1451–1455 (2003)CrossRef
48.
Zurück zum Zitat M. Furukawa, Z. Horita, M. Nemoto, R.Z. Valiev, T.G. Langdon, Acta Mater. 44(11), 4619–4629 (1996)CrossRef M. Furukawa, Z. Horita, M. Nemoto, R.Z. Valiev, T.G. Langdon, Acta Mater. 44(11), 4619–4629 (1996)CrossRef
51.
Zurück zum Zitat Ø. Frigaard, Ø. Grong and O. Midling: Mater. Trans. A, 2000, vol. 32A, pp. 1189-1200 Ø. Frigaard, Ø. Grong and O. Midling: Mater. Trans. A, 2000, vol. 32A, pp. 1189-1200
52.
Zurück zum Zitat Y.S. Sato, H. Kokawa, Metall. Mater. Trans. A 32A, 3023–3031 (2001)CrossRef Y.S. Sato, H. Kokawa, Metall. Mater. Trans. A 32A, 3023–3031 (2001)CrossRef
53.
Zurück zum Zitat Y.S. Sato, H. Kokawa, M. Enomoto, S. Jogan, Metall. Mater. Trans. A 30A, 2429–2437 (1999)CrossRef Y.S. Sato, H. Kokawa, M. Enomoto, S. Jogan, Metall. Mater. Trans. A 30A, 2429–2437 (1999)CrossRef
54.
Zurück zum Zitat M. Imam, V. Racherla, K. Biswas, Int. J. Adv. Manuf. Technol. 77(9–12), 2181–2195 (2015)CrossRef M. Imam, V. Racherla, K. Biswas, Int. J. Adv. Manuf. Technol. 77(9–12), 2181–2195 (2015)CrossRef
55.
Zurück zum Zitat H. Hasegawa, S. Komura, A. Utsunomiya, Z. Horita, M. Furukawa, M. Nemoto, T.G. Langdon, Mater. Sci. Eng. A 265, 188–196 (1999)CrossRef H. Hasegawa, S. Komura, A. Utsunomiya, Z. Horita, M. Furukawa, M. Nemoto, T.G. Langdon, Mater. Sci. Eng. A 265, 188–196 (1999)CrossRef
56.
Zurück zum Zitat P. Bazarnik, Y. Huang, M. Lewandowska, T.G. Langdon, Mater. Sci. Eng. A 626, 9–15 (2015)CrossRef P. Bazarnik, Y. Huang, M. Lewandowska, T.G. Langdon, Mater. Sci. Eng. A 626, 9–15 (2015)CrossRef
57.
Zurück zum Zitat W.F. Xu, J.H. Liu, D.L. Chen, G.H. Luan, J.S. Yao, Mater. Sci. Eng. A 548, 89–98 (2012)CrossRef W.F. Xu, J.H. Liu, D.L. Chen, G.H. Luan, J.S. Yao, Mater. Sci. Eng. A 548, 89–98 (2012)CrossRef
58.
59.
Zurück zum Zitat N. Afrin, D.L. Chen, X. Cao, M. Jahazi, Scr. Mater. 57, 1004–1007 (2007)CrossRef N. Afrin, D.L. Chen, X. Cao, M. Jahazi, Scr. Mater. 57, 1004–1007 (2007)CrossRef
60.
Zurück zum Zitat Ø. Ryen, O. Nijs, E. Sjolander, B. Holmedal, H. Ekstrom and E. Nes: Metal. Mater. Trans. A, 2006, vol. 37A, 1999-2006CrossRef Ø. Ryen, O. Nijs, E. Sjolander, B. Holmedal, H. Ekstrom and E. Nes: Metal. Mater. Trans. A, 2006, vol. 37A, 1999-2006CrossRef
61.
Zurück zum Zitat H. Halim, D.S. Wilkinson, M. Niewczas, Acta Mater. 55, 4151–4160 (2007)CrossRef H. Halim, D.S. Wilkinson, M. Niewczas, Acta Mater. 55, 4151–4160 (2007)CrossRef
62.
Zurück zum Zitat F.B. Klose, J. Weidenmüller, A. Ziegenbein, P. Hähner, H. Neuhäuser: Philos. Mag., 2004, vol. 84, pp. 467-480CrossRef F.B. Klose, J. Weidenmüller, A. Ziegenbein, P. Hähner, H. Neuhäuser: Philos. Mag., 2004, vol. 84, pp. 467-480CrossRef
63.
Zurück zum Zitat S.L. Xia, M. Mia, J.X. Zhang, W.X. Wang, W.C. Liu, Mater. Sci. Eng. A 609, 168–176 (2014)CrossRef S.L. Xia, M. Mia, J.X. Zhang, W.X. Wang, W.C. Liu, Mater. Sci. Eng. A 609, 168–176 (2014)CrossRef
64.
Zurück zum Zitat S.P. Joshi, C. Eberl, B. Cao, K.T. Ramesh, K.J. Hemker, Exp. Mech. 49, 207–18 (2009)CrossRef S.P. Joshi, C. Eberl, B. Cao, K.T. Ramesh, K.J. Hemker, Exp. Mech. 49, 207–18 (2009)CrossRef
65.
Metadaten
Titel
Microstructural Characteristics and Mechanical Properties of Friction Stir Welded Thick 5083 Aluminum Alloy
verfasst von
Murshid Imam
Yufeng Sun
Hidetoshi Fujii
Ninshu Ma
Seiichiro Tsutsumi
Hidekazu Murakawa
Publikationsdatum
20.10.2016
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions A / Ausgabe 1/2017
Print ISSN: 1073-5623
Elektronische ISSN: 1543-1940
DOI
https://doi.org/10.1007/s11661-016-3819-6

Weitere Artikel der Ausgabe 1/2017

Metallurgical and Materials Transactions A 1/2017 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.