مطالعه رفتار مد i شکست آلومینیم آلیاژی 6061 فرآوری شده با فرایند اصطکاکی-اغتشاشی

بررسی سازوکارهای ایجاد و رشد ترک و استخراج پارامترهای بحرانی شکست، از اهمیت ویژه‌ای در مواد مهندسی برخوردار است. ازاین‌رو مطالعه رفتار مکانیکی قطعات ترک‌دار تحت بار اعمالی طی فرایند تغییرشکل پلاستیک شدید اجتناب‌ناپذیر است. در پژوهش حاضر، رفتار مد یک شکست، خواص مکانیکی و ریزساختاری نمونه آلومینیم آلیاژی aa60601-t6 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 گرم‌کار بر روی نمونه‌های آلومینیمی انجام گردیده و طی آن ناحیه اغتشاش باکیفیت مطلوب ایجاد شد. با توجه به نتایج آزمون کشش، استحکام تسلیم و کششی نمونه فرآوری‌شده به ترتیب به 39 و 37 درصد افزایش یافت. بر اساس نتایج آزمون خمش سه‌نقطه‌ای، چقرمگی شکست برای نمونه فرآوری‌شده برابر با 10.86 mpa√m به دست آمد که نشان‌دهنده 14/3 درصد افزایش نسبت به نمونه اولیه آنیل شده است. بر اساس نتایج متالوگرافی، متوسط اندازه دانه‌ها در نمونه‌های اولیه و فرآوری‌شده به ترتیب 35μm و 15μmاندازه‌گیری شد. لذا کاهش 57 درصدی اندازه دانه در نمونه فرآوری‌شده، با افزایش هم‌زمان استحکام و چقرمگی همراه است. بر این اساس، استفاده از روش اصطکاکی-اغتشاشی می‌تواند به‌طور قابل‌ملاحظه‌ای منجر به بهبود خواص مکانیکی و رفتار شکست آلومینیم شود.

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

crack 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 35μm and 15μm, 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.