Effects of B4C Addition on the Laser Beam Welding Characteristics of Al/SiC MMCs Produced By P/M

Abstract

Fusion weldability characteristics of metal matrix composites (MMC) produced by powder metallurgy (P/M) are usually insufficient due to unwanted micro-structural changes that occur during welding. This study aims to investigate the effects of B4C addition as reinforcement on the weld quality of Al/SiC MMCs. After the production of Al/SiC MMCs by P/M with or without the addition of B4C, laser beam welding (LBW) characteristics of the materials were investigated by focusing on the integrity of the welds. Optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), and energy dispersive X-ray analysis (EDX) were utilized for the characterization of the welds. Results show that Al/SiC MMCs produced by P/M can not be easily welded by LBW, but weldability characteristics of the material can be improved by the addition of B4C.

Keywords

• MMC, P/M, Aluminum, SiC, B4C, Laser beam welding.

T/M ile Üretilen AI/SiC MMK'lerde B4C Katkısının Laser Işın Kaynağı Karakteristiklerine Etkileri

Öz

Toz Metalurjisi (T/M) ile üretilen metal matrisli kompozitlerin (MMK) ergitme kaynak kabiliyetleri genellikle yetersizdir.Bunun sebebi kaynak işlemi sırasında oluşan istenmeyen mikro-yapısal değişimlerdir. Bu çalışma, Al/SiC MMK'lerde takviye elemanı olarak B4C ilavesinin kaynak kalitesine etkilerini incelemeyi amaçlamaktadır. Al/SiC MMK'lerin, B4C takviyesi yaparak ve yapmadan imal edilmesinden sonra, malzemelerin lazer ışın kaynağı karakteristikleri, kaynak bölgesinin bütünlüğü açısından incelenmiştir. Kaynakların karakterizasyonu için; optik mikroskobisi (OM), taramalı elektron mikroskobisi (SEM) ve enerji-dispersif X-ışını analizleri (EDX) kullanılmıştır. Sonuçta, T/M ile üretilen Al/SiC MMK'lerin lazer ışın kaynağı ile kolayca kaynatılamadığı, B4C ilavesi ile malzemenin kaynak kabiliyetinin arttığı görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

• MMK, T/M, Alüminyum, SiC, B4C, Lazer ışın kaynağı.

Kaynakça

1. Bassani, P., Capello, E., Colombo, D., Previtali, B. and Vedani, M. 2007. Effect of process parameters on bead properties of A359/SiC MMCs welded by laser. Composites A38, 1089–1098.
2. Ellis, M. B. D. 1996. Joining of Al-based metal matrix composites - A review”, Mater. Manuf. Proc. 11, 45-66.
3. Garcia, R., Lopez, V. H., Bedolla, E. and Manzano, A. 2002.
4. MIG welding process with indirect electric arc. J. Mater. Sci. Lett. 21, 1965–1967.
5. Gomez de Salazar, J.M., Barrena, M.I. 2003. Dissimilar fusion welding of AA7020/MMC reinforced with Al2O3 particles.
6. Microstructure and Mechanical Properties. Mater. Sci. Eng. A352, 162-168. Kennedy, A. R. 2002. The microstructure and mechanical properties of Al-Si-B4C metal matrix composites. J. Mater. Sci. 37, 317-323.
7. Niu, J., Pan, L., Wang, M., Fu, C. and Meng, X. 2006.
8. Research on laser welding of aluminum matrix composite SiCw/6061. Vacuum 80, 1396-1399.

9. Shorowordi, K. M., Laoui, T., Haseeb, A. S. M. A., Celis, J. P. and Froyen, L. 2003. Microstructure and interface characteristics of B4C, SiC, Al2O3 reinforced Al matrix composites: A comparative study. J. Mater. Proc. Technol. , 738-743.
10. Torralba, J. M., Da Costa, C. E. and Velasco, F. 2003. P/M aluminum matrix composites: An overview. J. Mater. Proc. Technol. (133), 203-206.
11. Wang, H.M., Chen, Y.L. and Yu, L.G. 2000. ‘In-situ’ weld- alloying / laser beam welding of SiCp:6061 Al MMC. Mater. Sci. Eng. A293, 1-6.