Parametric study of friction-welded ST35.8/Cu-ETP R360 bimetallic pipes: microstructure and mechanical performance
CANADIAN METALLURGICAL QUARTERLY, 2026 (SCI-Expanded, Scopus)
- Yayın Türü: Makale / Tam Makale
- Basım Tarihi: 2026
- Doi Numarası: 10.1080/00084433.2026.2668304
- Dergi Adı: CANADIAN METALLURGICAL QUARTERLY
- Derginin Tarandığı İndeksler: Science Citation Index Expanded (SCI-EXPANDED), Scopus, Applied Science & Technology Source, Chemical Abstracts Core, Compendex
- Gazi Üniversitesi Adresli: Evet
Özet
This study investigates the microstructural evolution and mechanical properties of bimetallic ST35.8/Cu-ETP R360 pipes (& Oslash;82.5 mm & times; 12 mm) joined via rotary friction welding (RFW). The effects of rotational speed (1000-1300 rpm) and forging pressure (12-16 MPa) on joint integrity were systematically evaluated. Microstructural characterisation revealed a diffusion-controlled interfacial layer at 1300 rpm and 16 MPa, with XRD confirming the precipitation of FeCu3, Fe2C, and Fe3C intermetallic phases. Interfacial microhardness peaked at 300 HV due to strain hardening and intermetallic formation; however, excessive heat input reduced Charpy impact toughness from 69 J to 52 J. Optimal tensile strength was achieved at moderate heat levels, whereas higher parameters induced interfacial brittleness. Tensile fractures consistently occurred within the copper base metal with a ductile morphology, indicating that joint strength exceeded the parent copper. Three-point bending tests confirmed defect-free integrity with deformation localised in the copper region. These findings provide critical insights for optimising RFW parameters in thick-walled bimetallic systems. Cette & eacute;tude examine l'& eacute;volution microstructurale et les propri & eacute;t & eacute;s m & eacute;caniques de tubes bim & eacute;talliques ST35.8/Cu-ETP R360 (82.5 mm & Oslash; x 12 mm) assembl & eacute;s par soudage par friction rotative (RFW). On a & eacute;valu & eacute; syst & eacute;matiquement les effets de la vitesse rotationnelle (1000 & agrave; 1300 tr/min) et de la pression de forgeage (12 & agrave; 16 MPa) sur l'int & eacute;grit & eacute; de l'assemblage. La caract & eacute;risation microstructurale a r & eacute;v & eacute;l & eacute; une couche interfaciale contr & ocirc;l & eacute;e par diffusion & agrave; 1300 tr/min et 16 MPa, la DRX confirmant la pr & eacute;cipitation des phases interm & eacute;talliques FeCu3, Fe2C et Fe3C. La microduret & eacute; interfaciale a atteint un pic de 300 HV en raison de l'& eacute;crouissage et de la formation d'interm & eacute;talliques; cependant, un apport de chaleur excessif a r & eacute;duit la r & eacute;silience Charpy de 69 J & agrave; 52 J. On a atteint une r & eacute;sistance & agrave; la traction optimale & agrave; des niveaux de chaleur mod & eacute;r & eacute;s, tandis que des param & egrave;tres plus & eacute;lev & eacute;s ont induit une fragilit & eacute; interfaciale. Des ruptures par traction se produisaient syst & eacute;matiquement dans le cuivre de base, avec une morphologie ductile, indiquant que la r & eacute;sistance de l'assemblage d & eacute;passait celle du cuivre. Des essais de flexion en trois points ont confirm & eacute; l'absence de d & eacute;fauts, la d & eacute;formation & eacute;tant localis & eacute;e dans la r & eacute;gion de cuivre. Ces r & eacute;sultats apportent des informations cruciales pour l'optimisation des param & egrave;tres de RFW dans les syst & egrave;mes bim & eacute;talliques & agrave; parois & eacute;paisses.