مطالعه رفتار شکست آلومینیوم آلیاژی 6061 فراوری شده با فرایند اصطکاکی-اغتشاشی تحت بارگذاری مود مرکب

در دو دهه اخیر، فرایند اصطکاکی-اغتشاشی به‌عنوان یکی از روش‌های مهم تغییرشکل پلاستیک شدید، به‌دلیل مزایای منحصربه‌فردش، مورد توجه فراوان محققین قرار گرفته است. با این حال، تاکنون مطالعه‌ای 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 به‌ترتیب افزایش 47 و 67 درصدی در مقایسه با نمونه اولیه آنیل شده از خود نشان می‌دهد که به دلیل ریزدانگی ساختار آن (کاهش 57 درصدی اندازه‌دانه) می‌باشد. 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 قابل‌ملاحظه خواص مکانیکی و در عین حال، افت محسوس خواص مکانیک شکست آلومینیوم آلیاژی 6061 شود.

mixed-mode fracture behavior of 6061 aluminum alloy processed by friction stir processing

in the last two decades, friction stir processing (fsp), as one of the prominent severe plastic deformation methods, has receivedmuch 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 offracture in the processed sample was 11 kj/m2, which is 33% less than that of its initial annealed counterpart. therefore, while thefriction stir processing can substantially improve the mechanical strength of the 6061 aluminum alloy, its fracture toughness hassignificantly decreased.