هادی قهرمان
-
در دو دهه اخیر، فرایند اصطکاکی-اغتشاشی به عنوان یکی از روش های مهم تغییرشکل پلاستیک شدید، به دلیل مزایای منحصربه فردش، مورد توجه فراوان محققین قرار گرفته است. با این حال، تاکنون مطالعه ای در خصوص بررسی رفتار ماده فراوری شده با فرایند اصطکاکی-اغتشاشی در حضور ترک صورت نگرفته است. لذا در این تحقیق، خواص مکانیکی، ریزساختاری و رفتار شکست آلومینیوم آلیاژی 6061 فراوری شده با فرایند اصطکاکی-اغتشاشی تحت بارگذاری مود مرکب داخل صفحه (کششی-برشی) با استفاده از روش کار اساسی شکست مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاکی از آن است که استحکام تسلیم و کششی نمونه فراوری شده به ترتیب افزایش 47 و 67 درصدی در مقایسه با نمونه اولیه آنیل شده از خود نشان می دهد که به دلیل ریزدانگی ساختار آن (کاهش 57 درصدی اندازه دانه) می باشد. براساس نتایج آزمون شکست، کار اساسی شکست در مود مرکب برای نمونه فراوری شده نسبت به نمونه اولیه، بطور میانگین 33 درصد کاهش یافته است. بنابراین، اعمال فرایند اصطکاکی-اغتشاشی می تواند منجر به بهبود قابل ملاحظه خواص مکانیکی و در عین حال، افت محسوس خواص مکانیک شکست آلومینیوم آلیاژی 6061 شود.
کلید واژگان: تغییرشکل پلاستیک شدید, مواد فوق ریزدانه, چقرمگی شکست, رشد ترک, استحکام کششی, شکست نگاریIn the last two decades, friction stir processing (FSP), as one of the prominent severe plastic deformation methods, has received much attention from researchers due to its unique advantages. However, so far there has been no study on the behavior of the FSPprocessed materials in the presence of cracks. So, this work investigated the mixed-mode (tensile-shear) failure, mechanical, and microstructure properties of the FSP-processed 6061 aluminum alloy, utilizing the essential work method of fracture. According to the tensile test, both the yield and ultimate tensile strengths of the processed sample showed an increase of 47% and 67%, respectively, due to the intensive grain refinement (57% reduction in grain size). Based on the fracture test, the essential work of fracture in the processed sample was 11 kJ/m2, which is 33% less than that of its initial annealed counterpart. Therefore, while the friction stir processing can substantially improve the mechanical strength of the 6061 aluminum alloy, its fracture toughness has significantly decreased.
Keywords: Severe Plastic Deformation, Ultrafine-Grained Materials, Fracture Toughness, Crack Growth, Tensile Strength, Fractography -
بررسی سازوکارهای ایجاد و رشد ترک و استخراج پارامترهای بحرانی شکست، از اهمیت ویژه ای در مواد مهندسی برخوردار است. ازاین رو مطالعه رفتار مکانیکی قطعات ترک دار تحت بار اعمالی طی فرایند تغییرشکل پلاستیک شدید اجتناب ناپذیر است. در پژوهش حاضر، رفتار مد یک شکست، خواص مکانیکی و ریزساختاری نمونه آلومینیم آلیاژی AA60601-T6 </strong>فرآوری شده با فرایند اصطکاکی-اغتشاشی موردمطالعه قرار گرفت. با استفاده از دستگاه فرز، فرایند مذکور تا یک پاس به کمک ابزاری از جنس فولاد گرم کار بر روی نمونه های آلومینیمی انجام گردیده و طی آن ناحیه اغتشاش باکیفیت مطلوب ایجاد شد. با توجه به نتایج آزمون کشش، استحکام تسلیم و کششی نمونه فرآوری شده به ترتیب به 39 و 37 درصد افزایش یافت. بر اساس نتایج آزمون خمش سه نقطه ای، چقرمگی شکست برای نمونه فرآوری شده برابر با MPa 86/10 به دست آمد که نشان دهنده 3/14 درصد افزایش نسبت به نمونه اولیه آنیل شده است. بر اساس نتایج متالوگرافی، متوسط اندازه دانه ها در نمونه های اولیه و فرآوری شده به ترتیب mm 35 و mm 15 اندازه گیری شد. لذا کاهش 57 درصدی اندازه دانه در نمونه فرآوری شده، با افزایش هم زمان استحکام و چقرمگی همراه است. بر این اساس، استفاده از روش اصطکاکی-اغتشاشی می تواند به طور قابل ملاحظه ای منجر به بهبود خواص مکانیکی و رفتار شکست آلومینیم شود.
کلید واژگان: تغییرشکل پلاستیکی شدید, فرایند اصطکاکی-اغتشاشی, مکانیک شکست, چقرمگی شکست, رشد ترکCrack nucleation mechanisms, its growth, and the determination of critical failure parameters are of industrial importance. Therefore, it is inevitable to study the mechanical behavior of cracked materials under applied load during severe plastic deformation. The present study studied the mode I fracture behavior, mechanical properties, and microstructure characterization of the 6061 aluminum alloy fabricated by friction stir processing (FSP). For this purpose, a milling machine made a perfect stirring zone to perform the FSP method with the specific non-consumable tool. According to the tensile test results, the yield and ultimate tensile strength of the FSP-processed sample have increased by 39% and 37%, respectively. Based on the three-point bending test, the fracture toughness of the processed aluminum was calculated as 10.86 MPa√m, which shows a 14.3% improvement compared to the as-received annealed state. Eventually, the average grain size of the annealed and processed samples was measured as 35 and 15, respectively, which indicated a 57% reduction in the aluminum grain size after FSP. Note that this grain refinement is associated with improved strength and toughness.
Keywords: Severe plastic deformation, Friction stir processing, Fracture mechanics, Fracture toughness, Crack growth
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.