Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu độ bền và cơ chế phá hủy của mối hàn ma sát giữa hợp kim nhôm AA6061-T6 với thép không gỉ SUS316

Liên kết các vật liệu khác loại như hợp kim nhôm AA6061-T6 và thép không gỉ SUS316 đang trở thành một yêu cầu thiết yếu trong nhiều ngành công nghiệp hiện đại, bao gồm hàng không vũ trụ, ô tô, hàng hải và xây dựng. Tuy nhiên, sự khác biệt đáng kể về tính chất vật lý và hóa học giữa hai vật liệu này đặt ra những thách thức kỹ thuật lớn trong quá trình hàn. Nghiên cứu này ra đời nhằm giải quyết những vấn đề này, hướng tới việc cải thiện chất lượng và độ bền của mối hàn, từ đó nâng cao hiệu quả và an toàn cho các ứng dụng công nghiệp. Việc hiểu sâu sắc về độ bền và cơ chế phá hủy của mối hàn là vô cùng quan trọng để tối ưu hóa thiết kế, kéo dài tuổi thọ sản phẩm và giảm chi phí bảo trì. Mục tiêu chính là phân tích ảnh hưởng của các thông số hàn ma sát khuấy (FSW) đến sự hình thành nhiệt độ, biến đổi vi cấu trúc, đặc tính cơ học và hành vi ăn mòn điện hóa của mối hàn.

Các nhà nghiên cứu, kỹ sư trong lĩnh vực vật liệu, cơ khí, công nghệ hàn, và các ngành công nghiệp ứng dụng như hàng không vũ trụ, ô tô, hàng hải và xây dựng.

Luận án tiến sĩ này trình bày một nghiên cứu toàn diện về độ bền và cơ chế phá hủy của mối hàn ma sát khuấy (FSW) giữa hợp kim nhôm AA6061-T6 và thép không gỉ SUS316. Nghiên cứu tập trung vào việc phân tích ảnh hưởng của các thông số hàn chính như tốc độ hàn, tốc độ quay, chiều sâu ép chốt và chiều dài chốt hàn đến sự hình thành nhiệt độ, quá trình biến đổi vi cấu trúc, đặc tính cơ học và hành vi ăn mòn của mối hàn trong các môi trường khác nhau. Các kết quả nổi bật cho thấy tốc độ hàn có ảnh hưởng đáng kể đến nhiệt độ vùng hàn, với nhiệt độ tăng khi tốc độ hàn giảm hoặc chiều sâu ép chốt tăng. Việc tăng tốc độ hàn hoặc giảm chiều sâu ép chốt có thể làm giảm độ dày của các lớp liên kim loại (IMC) và lớp khuếch tán, nhưng đồng thời làm tăng nguy cơ khuyết tật không liên kết. Độ bền kéo của mối hàn bị ảnh hưởng mạnh bởi các thông số này, thường tăng lên khi tốc độ hàn giảm hoặc chiều sâu ép chốt và chiều dài chốt hàn tăng. Vị trí phá hủy mối hàn cũng thay đổi tùy thuộc vào điều kiện hàn: ở tốc độ hàn thấp, phá hủy thường xảy ra ở vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) của nhôm AA6061-T6; trong khi ở tốc độ hàn cao hơn hoặc chiều sâu ép chốt thấp, phá hủy xảy ra tại bề mặt liên kết. Ngoài ra, nghiên cứu còn cung cấp hiểu biết sâu sắc về khả năng chống ăn mòn. Nồng độ NaCl tăng làm tăng đáng kể quá trình ăn mòn, đặc biệt là ở vùng khuấy (SZ) và vùng ảnh hưởng cơ nhiệt (TMAZ). Quá trình ăn mòn tại bề mặt liên kết cũng nghiêm trọng hơn khi tăng hiệu điện thế. Đặc biệt, tốc độ ăn mòn tăng từ 30°C đến 70°C nhưng giảm khi nhiệt độ vượt quá 70°C do sự hình thành lớp oxit bền vững hơn hấp thụ các ion Cl-. Các phát hiện này cung cấp cơ sở lý thuyết và thực tiễn quan trọng, góp phần thiết kế và chế tạo các sản phẩm hàn chất lượng cao, nâng cao tuổi thọ và giảm chi phí bảo trì trong nhiều ứng dụng công nghiệp tiên tiến.