مجله مهندسی مکانیک

مجله مهندسی مکانیک

مروری بر اتصال آلیاژهای با آنتروپی بالا با استفاده از جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی

نوع مقاله : مقاله مروری

نویسندگان
1 دانشجوی کاشناسی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز
2 استادیار، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز
چکیده
آلیاژهای با آنتروپی بالا نسل جدیدی از آلیاژها هستند که در ساختار آنها برخلاف آلیاژهای متداول، حداقل پنج عنصر با درصدهای مساوی یا نزدیک به هم یافت می شود. به دلیل نوظهور بودن این دسته از آلیاژها و از طرفی با توجه به پیچیدگی و تفاوت گسترده رفتار این آلیاژها با آلیاژهای متداول، جوشکاری آنها دارای پیچیدگی های منحصر به فردی است. روش های جوشکاری متفاوتی هم از روش های ذوبی و هم از روش های حالت جامد برای اتصال این آلیاژها مورد استفاده قرار گرفته است. برخی از پرکاربردترین روش ها، جوشکاری قوس تنگستن با گاز محافظ، جوشکاری لیزر و جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی است. جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی یک فرآیند اتصال حالت جامد است که به دلیل حالت جامد بودن بسیاری از عیوب جوشکاری ذوبی را ندارد. در مقاله حاضر به جمع بندی مطالعات صورت گرفته در حوزه اتصال اصطکاکی اغتشاشی آلیاژهای با آنتروپی بالا و مقایسه آن با سایر روش های جوشکاری پرداخته شده است. همچنین پردازش اصطکاکی اغتشاشی این دسته از مواد و همچنین کاربرد این مواد به عنوان روکش یا ذرات تقویت کننده نیز با توجه به مقالات منتشر شده در نشریات معتبر داخلی و خارجی مورد ارزیابی قرار گرفته است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] J. W. Yeh et al., "Nanostructured high‐entropy alloys with multiple principal elements: novel alloy design concepts and outcomes," Advanced engineering materials, vol. 6, no. 5, pp. 299-303, 2004, doi: https://doi.org/10.1002/adem.200300567.
 
[2] J. Guo et al., "Welding of High Entropy Alloys—A Review," Entropy, vol. 21, no. 4, doi: 10.3390/e21040431.
 
[3] S. Gorsse, M. Nguyen, O. Senkov, and D. Miracle, "Database on the mechanical properties of high entropy alloys and complex concentrated alloys," Data Brief. 21 (2018) 2664–2678," ed, 2018, https://doi.org/10.1016/j.dib.2018.11.111.
 
[4] Y. Zhang et al., "Microstructures and properties of high-entropy alloys," Progress in materials science, vol. 61, pp. 1-93, 2014, doi: https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2013.10.001.
 
[5] S. Varalakshmi, M. Kamaraj, and B. Murty, "Synthesis and characterization of nanocrystalline AlFeTiCrZnCu high entropy solid solution by mechanical alloying," Journal of Alloys and Compounds, vol. 460, no. 1-2, pp. 253-257, 2008, doi: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2007.05.104.
 
[6] J. G. Lopes and J. P. Oliveira, "A Short Review on Welding and Joining of High Entropy Alloys," Metals, vol. 10, no. 2, p. 212, 2020, doi: https://doi.org/10.3390/met10020212.
 
[7] M. Sajed, J. W. Guerrero, and H. A. Derazkola, "A Literature Survey on Electrical-Current-Assisted Friction Stir Welding," Applied Sciences, vol. 13, no. 3, doi: 10.3390/app13031563.
 
[8] T. Sonar, M. Ivanov, E. Trofimov, A. Tingaev, and I. Suleymanova, "A critical review on solid-state welding of high entropy alloys– processing, microstructural characteristics and mechanical properties of joints," Defence Technology, vol. 34, pp. 78-133, 2024/04/01/ 2024, doi: https://doi.org/10.1016/j.dt.2023.08.001.
 
[9] M. Ebrahimi and M. A. Par, "Twenty-year uninterrupted endeavor of friction stir processing by focusing on copper and its alloys," Journal of Alloys and Compounds, vol. 781, pp. 1074-1090, 2019/04/15/ 2019, doi: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.12.083.
 
[10] S. Guo, C. Ng, and C. T. Liu, "Anomalous solidification microstructures in Co-free AlxCrCuFeNi2 high-entropy alloys," Journal of Alloys and Compounds, vol. 557, pp. 77-81, 2013/04/25/ 2013, doi: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2013.01.007.
 
[11] Y. X. Zhuang, W. J. Liu, Z. Y. Chen, H. D. Xue, and J. C. He, "Effect of elemental interaction on microstructure and mechanical properties of FeCoNiCuAl alloys," Materials Science and Engineering: A, vol. 556, pp. 395-399, 2012/10/30/ 2012, doi: https://doi.org/10.1016/j.msea.2012.07.003.
 
[12] C.-C. Tung, J.-W. Yeh, T.-t. Shun, S.-K. Chen, Y.-S. Huang, and H.-C. Chen, "On the elemental effect of AlCoCrCuFeNi high-entropy alloy system," Materials Letters, vol. 61, no. 1, pp. 1-5, 2007/01/01/ 2007, doi: https://doi.org/10.1016/j.matlet.2006.03.140.
 
[13] T. Sonar, M. Ivanov, E. Trofimov, A. Tingaev, and I. Suleymanova, "A comprehensive review on fusion welding of high entropy alloys – Processing, microstructural evolution and mechanical properties of joints," International Journal of Lightweight Materials and Manufacture, vol. 7, no. 1, pp. 122-183, 2024/01/01/ 2024, doi: https://doi.org/10.1016/j.ijlmm.2023.06.003.
 
[14] P. Zhang, Y. Qi, Q. Cheng, and X. Sun, "Welding Dissimilar Alloys of CoCrFeMnNi High-Entropy Alloy and 304 Stainless Steel Using Gas Tungsten Arc Welding," Journal of Materials Engineering and Performance, vol. 33, no. 7, pp. 3273-3282, 2024/04/01 2024, doi: 10.1007/s11665-023-08229-1.
[15] J. P. Oliveira et al., "Gas tungsten arc welding of as-rolled CrMnFeCoNi high entropy alloy," Materials & Design, vol. 189, p. 108505, 2020/04/01/ 2020, doi: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2020.108505.
 
[16] D. Afonso et al., "Dissimilar laser welding of an as-rolled CoCrFeMnNi high entropy alloy to Inconel 718 superalloy," Optics & Laser Technology, vol. 180, p. 111427, 2025/01/01/ 2025, doi: https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2024.111427.
 
[17] N. Abbasian Vardin, T. Saeid, and A. R. Akbari, "Crack prevention by adjusting aluminum concentration in GTAW cladded AlxCoCrFeNi high entropy alloy," JWSTI, vol. 9, no. 1, pp. 127-136, 2023, doi: 10.47176/JWSTI.2023.11.
 
[18] J. Li, X. Meng, L. Wan, and Y. Huang, "Welding of high entropy alloys: Progresses, challenges and perspectives," Journal of Manufacturing Processes, vol. 68, pp. 293-331, 2021/08/01/ 2021, doi: https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2021.05.042.
 
[19] N. Xu, Q. Song, and Y. Bao, "Microstructure evolution and mechanical properties of friction stir welded FeCrNiCoMn high-entropy alloy," Materials Science and Technology, vol. 35, no. 5, pp. 577-584, 2019/03/24 2019, doi: https://doi.org/10.1080/02670836.2019.1573525.
 
[20] S. Pedrammehr et al., "Experimental and Machine Learning Study on Friction Stir Surface Alloying in Al1050-Cu Alloy," Journal of Manufacturing and Materials Processing, vol. 8, no. 4, doi: https://doi.org/10.3390/jmmp8040163.
 
[21] J. Iwaszko and M. Sajed, "Technological Aspects of Producing Surface Composites by Friction Stir Processing—A Review," Journal of Composites Science, vol. 5, no. 12, doi: https://doi.org/10.3390/jcs5120323.
 
[22] X. Qin, Y. Xu, Y. Sun, H. Fujii, Z. Zhu, and C. H. Shek, "Effect of process parameters on microstructure and mechanical properties of friction stir welded CoCrFeNi high entropy alloy," Materials Science and Engineering: A, vol. 782, p. 139277, 2020/04/24/ 2020, doi: https://doi.org/10.1016/j.msea.2020.139277.
 
[23] M.-G. Jo et al., "Microstructure and mechanical properties of friction stir welded and laser welded high entropy alloy CrMnFeCoNi," Metals and Materials International, vol. 24, no. 1, pp. 73-83, 2018/01/01 2018, doi: https://doi.org/10.1007/s12540-017-7248-x.
 
[24] S. Ragunath, N. Radhika, S. A. Krishna, and L. Rajeshkumar, "A study on microstructural, mechanical properties and optimization of wear behavior of friction stir processed AlCrCoFeNi High Entropy Alloy reinforced SS410 using response surface methodology," Heliyon, vol. 10, no. 2, 2024, doi: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e24429.
 
[25] J. G. Lopes et al., "Role of TiB2 inoculation particles during welding of a AlCoCrFeNi high entropy alloy," Journal of Alloys and Compounds, vol. 995, p. 174694, 2024/08/15/ 2024, doi: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2024.174694.
 
[26] J. Shen et al., "Synergistic effects of Monel 400 filler wire in gas metal arc welding of CoCrFeMnNi high entropy alloy," Materials & Design, vol. 242, p. 112996, 2024/06/01/ 2024, doi: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2024.112996.
 
[27] E. Mansouri and H. Khorsand, "Similar jointing of Inconel 600 super alloy using nano stracture powder filler with high entropy design," JWSTI, vol. 9, no. 2, pp. 77-92, 2024, doi: https://doi.org/10.47176/JWSTI.2024.07.
دوره 34، شماره 1 - شماره پیاپی 160
فروردین و اردیبهشت 1404
صفحه 33-43

  • تاریخ دریافت 06 تیر 1403
  • تاریخ بازنگری 31 مرداد 1403
  • تاریخ پذیرش 27 شهریور 1403