Optimization of novel aluminum welding fillers reinforced with NbB2 nanoparticles

Abstract

Accordingly, the present research sought a cost-effective alternative to repair structures and rescue equipment with better quality welding, for rapid restoration of areas affected by disasters. This study focuses on the development of a new aluminum-based filler reinforced with a stable diboride nanodispersoid that provides the weld with higher service temperature and strength. A response surface methodology allowed assessing the effect of stir casting factors, namely the melt stirrer speed and the stirring time, while estimating a second-degree polynomial model, which enabled the optimization the manufacturing process of the filler with those niobium diboride (NbB2) nanoparticles. The addition of NbB2 nanoparticles upon stir casting of the filler alloy can raise its hardness 11% compared to the unreinforced filler. One important operational benefit is that no new TIG welding methods need to be developed, as the fillers are designed to be interchangeable with competing commercial ones.

Por consiguiente, la presente investigación buscó una alternativa rentable para reparar estructuras y equipos de rescate con soldadura de mejor calidad, para la restauración rápida de áreas afectadas por desastres. Este estudio se centra en el desarrollo de un nuevo material de relleno a base de aluminio reforzado con un nanodispersoide de diboruro de niobio estable que ofrece la soldadura con una mayor temperatura de servicio y fuerza. La implementación de la técnica de fundición por agitación es un método relativamente simple y de bajo costo para la fabricación Una metodología de superficie de respuesta permitió evaluar el efecto de los factores de fundición por agitación, concretamente la velocidad del agitador de fusión y el tiempo de agitación, mientras se estimaba un modelo de polinomio de segundo grado, lo que permitió la optimización el proceso de manufactura del material de relleno con nanopartículas de diboruro de niobio (NbB2). La adición de nanopartículas de NbB2 en fundición de agitación de la aleación de relleno puede aumentar su dureza en un 11% en comparación con el material de aporte no reforzada. Un beneficio operacional importante es que no es necesario desarrollar nuevos métodos de soldadura TIG, ya que los rellenos están diseñados para ser intercambiables con los materiales de aporte comerciales.