Thermite welding is an exceptional process that does not require additional energy supplies, resulting in welded joints that exhibit mechanical properties and conductivity equivalent to those of the parent materials. The global adoption of thermite welding is growing across various industries. However, in Korea, limited research is being conducted on the core technology of thermite welding. Currently, domestic production of thermite powder in Korea involves recycling copper oxide (CuO). Unfortunately, controlling the particle size of waste CuO poses challenges, leading to the unwanted formation of pores and cracks during thermite welding. In this study, we investigate the influence of powder particle size on thermite welding in the production of Cu-thermite powder using waste CuO. We conduct the ball milling process for 0.5-24 h using recycled CuO. The evolution of the powder shape and size is analyzed using particle size analysis and scanning electron microscopy (SEM). Furthermore, we examine the thermal reaction characteristics through differential scanning calorimetry. Additionally, the microstructures of the welded samples are observed using optical microscopy and SEM to evaluate the impact of powder particle size on weldability. Lastly, hardness measurements are performed to assess the strengths of the welded materials.
Kim Hyun-Soo;Park In-Duck;Shinoda Takeshi;Kim Tae-Gyu
Journal of Powder Materials
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v.13
no.1
s.54
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pp.62-67
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2006
Friction welding of $Al_2O_3$ particulate reinforced aluminum composites was performed and the following conclusions were drawn from the study of interfacial bonding characteristics and the relationship between experimental parameters of friction welding and interfacial bond strength. Highest bonded joint efficiency (HBJE) approaching $100\%$ was obtained from the post-brake timing, indicating that the bonding strength of the joint is close to that of the base material. For the pre-brake timing, HBJE was $65\%$. Most region of the bonded interface obtained from post-brake timing exhibited similar microstructure with the matrix or with very thin, fine-grained $Al_2O_3$ layer. This was attributed to the fact that the fine-grained $Al_2O_3$ layer forming at the bonding interface was drawn out circumferentially in this process. Joint efficiency of post-brake timing was always higher than that of pre-brake timing regardless of rotation speed employed. In order to guarantee the performance of friction welded joint similar to the efficiency of matrix, it is necessary to push out the fine-grained $Al_2O_3$ layer forming at the bonding interface circumferentially. As a result, microstructure of the bonded joint similar to that of the matrix with very thin, fine-grained $Al_2O_3$ layer can be obtained.
Proceedings of the Korean Powder Metallurgy Institute Conference
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2000.11a
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pp.10-10
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2000
Mechanical alloying (MA) is a powder metallurgy processing technique involving cold welding, fracturing, and rewelding of powder particles in a high-energy ball mill. This has now become an established commercial technique in producing oxide dispersion strengthened (ODS) nickel- and iron-based materials. The technique of MA is also capable of synthesizing non-equilibrium phases such as supersaturated solid solutions, metastable crystalline and quasicrystalline intermetallic phases, nanostructures, and amorphous alloys. In this respect, the capabilities of MA are similar to those of another important non-equilibrium processing technique, viz, rapid quenching of metallic melts. however, the science of MA is being investigated only during the past ten years or so. The technique of mechanochemistry, on the other hand, has had a long history and the materials produced this way have found a number of technological applications, e.g., in areas such as hydrogen storage materials, heaters, gas absorber, fertilizers. catalysts, cosmetics, and waste management. The present talk will concentrate on the basic mechanisms of formation of non-equilibrium phases by the technique of MA and these aspects will be compared with those of rapid quenching of metallic melts. Additionally, the variety of technological applications of mechanically alloyed products will be highlighted.
In this study, the microstructure and characterization of an overlay welding layer using Fe-based composite powders are reported. The effects of the number of passes and composition of powders on the microstructure and mechanical properties are investigated in detail. The welding wire and powders are deposited twice on a stainless-steel rod using a laser overlay welding process. The microstructure and structural characterization are performed by scanning electron microscopy and X-ray diffraction. The mechanical properties of the first and second overlay layers are analyzed through the micro-Vickers-hardness tester and abrasion wear tester. In the second overlay layer, the hardness and specific wear are approximately 840 Hv and $2.0{\times}10^{-5}mm^3/Nm$, respectively. It is suggested that the increase of the volume fractions of $(Cr,Fe)_7C_3$ and NbC phases in the second welding layer enhances the hardness and wear resistance.
Friction stir spot welding (FSSW) is a solid-state joining process and a rapidly growing dissimilar material welding technology for joining metallic alloys in the automotive industry. Welding tool shape and process conditions must be appropriately controlled to obtain high bonding characteristics. In this study, FSSW is performed on dissimilar materials AA5052-H32 aluminum alloy sheet and SPRC440 steel sheet, and the influence of the shape of joining tool and tool insertion depth during joining is investigated. A new intermetallic compound is produced at the aluminum and steel sheets joint. When the insertion depth of the tool is insufficient, the intermetallic compound between the two sheets did not form uniformly. As the insertion depth increased, the intermetallic compound layer become uniform and continuous. The joint specimen shows higher values of tensile shear load as the diameter and insertion depth of the tool increase. This shows that the uniform formation of the intermetallic compound strengthens the bonding force between the joining specimens and increases the tensile shear load.
Orban, Radu L.;Lucaci, Mariana;Rosso, Mario;Grande, Marco Actis
Proceedings of the Korean Powder Metallurgy Institute Conference
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2006.09a
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pp.692-693
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2006
Behavior of stoichiometric and near-stoichiometric NiAl at plasma spray deposition, without and with a bond coat, for coating layers realization on a low alloyed steel substrate, has been investigated. In all variants, NiAl particle melting and subsequent welding at the impact with substrate were observed, forming a relatively compact and adherent coating layer with the NiAl stability maintaining - all assuring the coating layer oxidation and corrosion resistance. Good results from these points of view, also validated through corrosion tests, were obtained for 45:55 Ni:Al composition without a bond coat but adopting an Ar protective surrounding of plasma jet.
The Friction Stir Welding(FSW) has mainly been used for making butt joints in Al alloys. Development of Friction Stir Lap Welding(FSLW) would expand the number of applications. Microstructure of FSLW in A5052-H112 alloy was investigated under varying rotation and welding speed. As the rotation speed was increased and the welding speed was decreased, a amount of heat was increased. As a result, bead interval was narrower, bead width are larger, and experimental bead interval was almost similar to theoretical bead interval. Typical microstructures of FSLW A5052-H112 alloy consist of three zones, including Stir Zone(SZ), Thermo-Mechanically Affected Zone(TMAZ) and Heat Affected Zone(HAZ). As a amount of heat was increased, average grain size was larger in three zones. Nevertheless, the aspect ratio was almost fixed for FSLW conditions. The misorientation of SZ, HAZ and TMAZ was examined. A large number of low angle grain boundaries, which were formed by severe plastic deformation, were showed in TMAZ as comparison with SZ and HAZ. Microhardness distribution was high in order of BM, SZ, TMAZ, and HAZ. The Micro-hardness distribution in HAZ, TMAZ of upper plate were lager than lower plate. Relationship between average grain size and microhardness was almost corresponded to Hall-Petch equation.
A lot of work is carried out concerning to acicular ferrite formation in the weld metal of high strength and low-alloy steel. Those results are suggesting that oxides that contain titanium elements provides nucleation site of intragranular ferrite, referred as acicular ferrite. Thus, when intragranular ferrite is expected to form in heat-affected zone, oxide containing titanium element should be formed in the steel. However, normal steel is deoxidized by using aluminum element (Al-killed steel) with little oxygen content. It means almost oxygen is deoxidized with aluminum elements. In the present work, in order to form the acicular ferrite in the heat affected zone, with the same concept in the case of weld metal, the steel deoxidized with titanium element (titanium killed-steel) is prepared and the acicular ferrite formation is observed in detail by using laser-conforcal microscopy technique. The confocal technique makes it possible that the morphological change along the phase transformation from austenite to ferrite is in-situ tracked. Thus, the inclusion that stimulated the ferrite nucleation could be directly selected from the observed images, in the HAZ of the Ti-killed steel. The chemical composition of the selected inclusion is analyzed and the nucleation potential is discussed by changing the nucleation site with boron element. The potency for the ferrite nucleation is summarized and the existence of effective and ineffective manganese sulfide for nucleation is made clear.
In Friction Stir Lap Welding(FSLW), the movement of material within the weld was more important than the microstructure, due to the interface present between the sheets. Thus, The soundness of free defect, Effective Sheet Thickness(EST) and width of joint were most important factor of mechanical properties. Specimens by lap joint types that were 'A-type' and 'R-type' were made in this study. A-type tensile specimen was loaded at advancing side and R-type tensile specimen was loaded at retreating side. Macro-, micro-structural observation and mechanical properties of FSLW A5052-H112 alloy ware investigated under varying rotating and welding speed. The results were as follows: Material hook formed decreasing after sharply increasing was appeared at the end interface of joint area in advanced side, and material hook formed decreasing after smoothly increasing was observed at that in retreated side. Tensile load had no relation with defects. As rotating speed was higher, tensile strength was increasing and EST was decreasing regardless of joint types. joint efficiency was over 70%. In a result of fractography, fracture in A-type was partially occurred by dimple in SZ, and fracture in R-type was generally occurred by dimple in HAZ.
Nondestructive instrumented indentation test is the method to evaluate the mechanical properties by analyzing load - displacement curve when forming indentation on the surface of the specimen within hundreds of micro-indentation depth. Resistance spot welded samples are known to difficult to measure the local mechanical properties due to the combination of microstructural changes with heat input. Particularly, more difficulties arise to evaluate local mechanical properties of resistance spot welds because of having narrow HAZ, as well as dramatic changed in microstructure and hardness properties across the welds. In this study, evaluation of the local mechanical properties of resistance spot welds was carried out using the characterization of Instrumented Indentation testing. Resistance spot welding were performed for 590MPa DP (Dual Phase) steels and 780MPa TRIP (Transformation Induced Plasticity) steels following ISO 18278-2 condition. Mechanical properties of base metal using tensile test and Instrumented Indentation test showed similar results. Also it is possible to measure local mechanical properties of the center of fusion zone, edge of fusion zone, HAZ and base metal regions by using instrumented indentation test. Therefore, measurement of local mechanical properties using instrumented indentation test is efficient, reliable and relatively simple technique to evaluate the tensile strength, yield strength and hardening exponent.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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