Couplage microstructure – propriétés dans les joints AZ31 soudés par friction malaxage (FSW)

Abstract

Dans cette étude, le procédé de soudage par friction-malaxage FSW a été utilisé pour assembler des tôles d'alliage de magnésium AZ31 obtenues avec les paramètres optimisés (V = 43 mm/min, ? = 950 tr/min). L'étude vise à évaluer l'effet du FSW et du traitement thermique post-soudage (PWHT) sur l'évolution microstructurale et la résistance à la corrosion de la zone du noyau ZN dans la plage de température de 200°C-400°C pendant un temps de maintien de 1, 2 et 4 heures. Les résultats indiquent que le FSW entraine un affinement de la microstructure, grâce à la recristallisation dynamique, et à la fragmentation des intermétalliques Al8Mn5 en fine particules distribuées aléatoirement au joints de grains ce qui a amélioré considérablement la résistance à la corrosion dans la ZN. A des températures inférieures à 300°C, la taille moyenne des grains évolue légèrement. Tandis que, à des températures supérieures à 300°C, le PWHT entraine un grossissement anormal des grains dans la ZN alors que le MB présente une stabilité thermique quel que soit la température et le temps de maintien du PWHT. Il a été constaté que le rapport stœchiométrique Al/Mn évolue au cours des PWHT indiquant que les Al8Mn5 deviennent plus riches en Al. Les mesures par spectroscopie d'impédance électrochimique (SEI) réalisées dans une solution de NaCl à 3,5 % ont révélé que la résistance à la corrosion dans la ZN diminue avec l'augmentation de la température du PWHT jusqu'à 300 °C. Il a été noté que plus la taille des grains est réduite plus la résistance à la corrosion est importante montrant que les joint de grains jouent un rôle de barrière à la corrosion. Ceci a été confirmé par les mesures de potentiel aux joints de grains par la microscopie de force à sonde Kelvin (KPFM) où les joints de grains ont présenté un comportement cathodique et des valeurs de potentiel Volta élevées par rapport aux valeurs de la matrice Mg. Une résistance à la corrosion élevée a été attribuée à la ZN du joint après PWHT à une température de 300°C pendant 1h.