مواد
سبک از اهمیت ویژه‌ای در کاهش مصرف انرژی و انتشار آلاینده‌ها برخوردار
هستند. برای این که مواد مختلف بتوانند به صورت گسترده در صنعت مورد
استفاده قرار گیرند، بایستی جوش پذیر یا قابل اتصال باشند که این مسأله در
مورد آلیاژهای پایه آلومینیوم با استحکام بالا مانند 7075 هنوز حل نشده است
و راهی برای جوشکاری این دسته از آلیاژها ارائه نشده است. دلیل عدم
توانایی جوشکاری این آلیاژها، آسیب پذیری در برار ایجاد ترک گرم در حین
فرآیندهای جوشکاری ذوبی است. اما در مقاله‌ای که در مجله Nature منتشر شده
است و می‌تواند انقلابی در صنعت آلیاژهای آلومینیوم ایجاد کند، محققین
توانسته‌اند برای نخستین بار، با استفاده از نانوذرات این نوع آلیاژ را
جوشکاری کنند بدون این که ترک یا حفراتی در نمونه ایجاد شود. به این منظور
از فرایند جوشکاری قوسی استفاده شده است و در حین فرایند جوشکاری از
نانوذرات برای کنترل فازی استفاده شده است. در نتیجه‌ی این فرایند، قطعاتی
که با استفاده از یک ماده پرکننده (filler) از جنس 7075 دارای نانوذرات TiC
ساخته شدند، نه تنها ساختاری با ذرات ریز کروی را نشان دادند، بلکه فاز
ثانویه مناسبی نیز داشتند که در نتیجه موجب شد که ماده در برابر ایجاد ترک
گرم آسیب پذیر نباشد. علاوه بر ایجاد ساختار ظریف و بدون ترک، قطعاتی که از
این طریق جوشکاری شده بودند حتی بدون انجام عملیات حرارتی استحکام مکانیکی
عالی‌ای داشتند (تا 392 مگاپاسکال) که با انجام عملیات حرارتی ثانویه خواص
مکانیکی به مراتب بهتر نیز شد و به 551 مگاپاسکال رسید. در انجام این
پژوهش و به منظور ساخت ماده پر کننده مناسب، از نانوذرات TiC با ابعاد بین
۴۰ تا ۶۰ نانومتر استفاده شد و در فرایند اکستروژن گرم به میزان ۱.۷ درصد
حجمی وارد آلیاژ AA7075 شدند. برای انجام جوشکاری، از فرایند جوشکاری قوسی
الکترود تنگستنی تحت پوشش گاز محافظ (GTAW) استفاده شد.
این
مقاله بسیار مهم نشان می‌دهد که می‌توان با استفاده از نانوذرات در
فرآیندهای جوشکاری و کنترل فازی، آسیب پذیری در برابر ایجاد ترک را رفع
کرد. همچنین می توان از این مقاله برای جوشکاری سایر آلیاژهای غیرقابل جوش
ایده گرفت به این ترتیب که برای از نانوذرات مختلف برای جوشکاری سایر
آلیاژها استفاده نمود.
Nanoparticle-enabled phase control for arc welding of unweldable aluminum alloy 7075 (تاریخ انتشار، 09 January 2019)