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

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی‌ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران

2 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

3 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران

4 محقق پسادکتری، دانشکده مهندسی مکانیک و هوافضا، دانشگاه علم و صنعت جنوب، شنزن، چین

5 دانشیار، گروه مهندسی ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

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 ۵۷ 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 می­تواند منجر به بهبود قابل‌ملاحظه خواص مکانیکی و در عین حال، افت محسوس خواص مکانیک شکست آلومینیوم آلیاژی 6061 شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Ebrahimi M, Par MA. Twenty-year uninterrupted endeavor of friction stir processing by focusing on copper and its alloys. Journal of Alloys and Compounds. 2019;781:1074-1090.
[2] Elyasi M, Derazkola HA, Hoseinzadeh M. Study on joint zone Microstructure Evolution and Hardness in Friction Stir welding of AA1100 Aluminum alloy to A441 AISI steel. Modares Mechanical Engineering. 2015; 14(14):97-107.
[3] Elyasi M, Aghajani H, Hosseinzadeh M. Effects of friction stir welding parameters on mechanical quality of AA1100 aluminum alloy to A441 AISI steel joint. Modares Mechanical Engineering. 2015; 15(4):379-390.
[4] Zykova AP, Tarasov SY, Chumaevskiy AV, Kolubaev EA. A review of friction stir processing of structural metallic materials: Process, properties, and methods. Metals. 2020;10(6):772.
[5] Derazkola HA, Aval HJ, Elyasi M. Analysis of process parameters effects on dissimilar friction stir welding of AA1100 and A441 AISI steel. Science and Technology of Welding and Joining. 2015; 20(7):553-562.
[6] Derazkola HA, Elyasi M. The influence of process parameters in friction stir welding of Al-Mg alloy and polycarbonate. Journal of Manufacturing Processes. 2018; 35:88-98.
[7] Elyasi M, Derazkola HA. Experimental and thermomechanical study on FSW of PMMA polymer T-joint. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2018; 97(1):1445-1456.
[8] Eyvazian A, Hamouda AM, Aghajani Derazkola H, Elyasi M. Study on the effects of tool tile angle, offset and plunge depth on friction stir welding of poly (methyl methacrylate) T-joint. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture. 2020; 234(4):773-787.
[9] Ghahreman H, Ebrahimi M, Oskui A.E, Zadshakoyan M. Mode I fracture behavior of 6061 aluminum alloy processed by friction stir processing. Journal of Aerospace Mechanics. 2023; 19(2):83-94.
[10] Eshaghi Oskui A, Haddadi E, Ebrahimi M. A technical approach toward pre-crack generation and its effect on the fracture behavior of polymeric materials. Engineering Fracture Mechanics. 2022; 15(274):108780.
[11] Babaei Molke Talesh R, Mashhadi Keshtiban P, Eshaghi Oskui A. Investigation of mode-I fracture behavior by essential work of fracture during the single-point incremental forming process. Engineering Failure Analysis. 2023; 154: 107677.
[12] Barany T, Czigány T, Karger-Kocsis J. Application of the essential work of fracture (EWF) concept for polymers, related blends and composites: A review. Progress in Polymer Science. 2010; 35(10):1257-1287.
[13] Oskui AE, Soltani N. Experimental and numerical investigation of the effect of temperature on mixed-mode fracture behaviour of AM60 Mg alloy. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures. 2019; 42(10):2354-2371.
[14] Haddadi E, Choupani N, Abbasi F. Experimental and numerical investigation of mode II fracture toughness of rubber-toughened polymethyl methacrylate by using the essential fracture work. Modares Mechanical Engineering. 2016; 16(3):132-140.
[15] Oskui AE, Soltani N. Experimental and numerical investigation of the effect of temperature on mixed‐mode fracture behaviour of AM60 Mg alloy. Journal of Materials Science. 2019; 42(10): 2354-2371.
[16] Gairola S, Jayaganthan R. XFEM Simulation of Tensile and Fracture Behavior of Ultrafine-Grained Al 6061 Alloy. Metals. 2021; 11(11):1761.
[17] Yazdi SR, Beidokhti B, Haddad-Sabzevar M. Pinless tool for FSSW of AA 6061-T6 aluminum alloy. Journal of materials processing technology. 2019; 267:44-51.
[18] Ebrahimi M, Wang, Q, Attarilar Sh. A comprehensive review of magnesium-based alloys and composites processed by cyclic extrusion compression and the related techniques. Progress in Materials Science. 2023; 131:101016.
[19] Ebrahimi M, Shaeri MH, Gode C, Armoon H, Shamsborhan M. The synergistic effect of dilute alloying and nanostructuring of copper on the improvement of mechanical and tribological response. Composites Part B: Engineering. 2019; 164:508-516.
[20] Malopheyev S, Vysotskiy I, Zhemchuzhnikova D, Mironov S, Kaibyshev R. On the fatigue performance of friction-stir welded aluminum alloys. Materials. 2020; 13(19):4246.
[21] Attarilar Sh, Djavanroodi F, Ebrahimi M, Al-fadhalah Kh, Wang L, Mozafari M. Hierarchical microstructure tailoring of pure titanium for enhancing cellular response at tissue-implant interface. Journal of Biomedical Nanotechnology. 2021; 17(1):115-130.
[22] Derazkola HA, Kordani N, Derazkola HA. Effects of friction stir welding tool tilt angle on properties of Al-Mg-Si alloy T-joint. CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology. 2021; 33:264-276.
]23[ آقاجانی، حسام. کردانی، ناصر. آقاجانی دارزکلا، حامد. (1399). تحلیل اثر سرعت خطی و دورانی ابزار جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی بر جریان مواد اتصال T شکل آلیاژ آلومینیوم 6061. مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، 50(1)، 1-8. doi: 10.22034/jmeut.2020.9558
]24[ قصاب زاده چرندابی، امیر. ابراهیمی، محمود. اسحقی اسکویی، ابوذر. زادشکویان، محمد. (1402). بررسی تأثیر فرایند اصطکاکی-اغتشاشی بر رفتار شکست آلومینیوم آلیاژی 6061 تحت بارگذاری برشی خالص. مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، 53(2)، 147-154.doi: 10.22034/jmeut.2023.55286.3232