Influence of heat treatment on the properties of explosively welded Cu-Al joint

Explosive welding of copper C10200 to aluminium alloy AW 5083 was performed. C10200 was proposed as a flyer plate due to its suitable plastic properties. A parallel layout of welded metals was selected to attain a more stable welding process. Welding parameters and conditions were determined. The surfaces of both materials were mechanically machined and degreased prior to welding which was performed using Semtex S30. The bimetals were characterized by a regular wavy interface. The aim of the research was to establish the influence of heat treatment on both the structure and microhardness at the interface of the explosively welded bimetal Al-Cu. Heat treatment was performed at 250, 300 and 350 °C over 2, 3 and 4 h. After heat treatment, an increase in Inter Metallic Compounds (IMC) was observed, proportional to the increasing temperature. An analysis of chemical composition carried out by EPMA (Electron Probe Micro Analysis) confirmed the presence of Inter Metallic Phases (IMP) such as θ (Al2Cu), η2 (Al2Cu), ξ2 (Al3Cu4), δ (Al2Cu3), γ1 (A14Cu9). The microhardness decreased after the heat treatment in the bimetal but significantly increased at the interface as a consequence of IMC formation.

Wykonano zgrzewanie wybuchowe stopu aluminium miedź C10200 i AW 5083. C10200 został zaproponowany jako płyta napędzana ze względu na jego odpowiednie właściwości plastyczne. Wybrano równoległy układ zgrzewanych metali, aby uzyskać bardziej stabilny proces łączenia. Określono parametry i warunki łączenia. Powierzchnie obu materiałów zostały poddane obróbce mechanicznej i odtłuszczeniu przed zgrzewaniem wykonanym przy użyciu Semtex S30. Bimetale charakteryzowały się regularną falistą powierzchnią styku. Celem badań było określenie wpływu obróbki cieplnej zarówno na strukturę, jak i mikrotwardość na granicy faz bimetalu Al-Cu zgrzewanego wybuchowo. Obróbkę cieplną przeprowadzono w 250, 300 i 350 °C przez 2, 3 i 4 godziny. Po obróbce cieplnej zaobserwowano wzrost związków międzymetalicznych (IMC), który był proporcjonalny do wzrostu temperatury. Analiza składu chemicznego przeprowadzona przez EPMA (Electron Probe Micro Analysis) potwierdziła obecność IMP takich jak θ (Al2Cu), η2 (AlCu), ξ2 (Al3Cu4), δ (Al2Cu3), γ1 (Al4Cu9). Mikrotwardość zmniejszyła się po obróbce cieplnej w bimetalu, ale znacznie wzrosła na granicy faz w wyniku tworzenia IMC.