شرایط پیرسازی و هندسی قطعه: رفتار شکست ورق 8T-2024Al تحت کشش

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، پردیس فنی مهندسی شهید عباسپور، دانشگاه شهید بهشتی

2 گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، پردیس فنی مهندسی شهید عباسپور، دانشگاه شهید بهشتی

چکیده

در این پژوهش، تاثیر عملیات حرارتی پیرسازی مصنوعی به همراه نورد سرد (8T) بر رفتار کششی آلیاژ آلومینیوم 2024 در حضور و عدم حضور شیار مورد بررسی قرار گرفته است. جهت تعیین مکانیزم‏های شکست، با استفاده از SEM سطوح شکست، نمونه‌های کششی تحت زمان‌های متفاوت پیرسازی مطالعه گردید. نتایج رفتار کششی نشان داد که با ایجاد شیار در نمونه‌ها، تنش تسلیم و نهایی به‏شدت افزایش پیدا می‌کند و ماده نسبت به شیار مستحکم می‌شود. هرچند به دلیل کاهش چشمگیر کرنش شکست در اثر حضور شیار، چقرمگی نمونه‌های شیاردار به شدت کاهش می‌یابد. این کاهش در پیک پیری بیشترین میزان را دارد. همچنین به‏نظر می‏رسد، هرچند تغییرشکل زمینه، ذرات ترک‏خورده و جدایش ذره از زمینه، مکانیزم‏های شکست در تمامی شرایط پیرسازی و در کل نمونه‏ها هستند، اما حضور شیار بشدت کسر ذرات ترک‏خورده را افزایش داده و همراه با کاهش حجم زمینه، سبب افت چشمگیر در کرنش شکست و چقرمگی می‏گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Aging heat treatment and specimen's geometry: Fracture behavior of Al2024-T8 sheet under tension

نویسندگان [English]

  • Kiandokht Pakravan 1
  • Asal Hosseini Monazzah 2
1 Faculty of mechanical and energy engineering, Shahid Beheshti University, A.C., Tehran, Iran
2 Faculty of mechanical and energy engineering, Shahid Beheshti University, A.C., Tehran, Iran
چکیده [English]

The effect of artificial ageing on tensile properties and fracture behavior of 2024 Al alloy in the presence and absence of notch was investigated. The tensile samples having two V notches, as well as, common tensile specimens were prepared according to ASTM E8. T8 heat treatment consisting of solutionizing, cold rolling, and aging was selected to establish precipitation hardening in Al2024 alloy. Considering T8 condition, following solutionizing of Al sheet at 500° C, samples were cold rolled with 30% reduction, and finally artificial aging was applied at 200° C via different times. The results of Brinell test shows that, the maximum values of hardness achieved at 1 hr, which indicated the peak aging condition. Moreover, soaking samples in aging condition at 200° C for 15 minutes and 4 hours considered as under-aging and over-aging states, respectively. Similar to hardness results, the superior amount of yield strength and ultimate tensile strength of common tension specimens observed at peak aging time, while in notched samples, the role of aging time was not prominent due to the presence of V shaped flaws. By applying notches on specimens, the yield and ultimate stress was found to increase with simultaneously decrease in elongation at fracture. It was found that the presence of notches increases the strength of 2024 Al alloy, due to localizing plastic deformation around flaws, while elastic behavior controls deformability far from notches. The energy absorbed till fracture, which was indicated as toughness, was found to be absolutely dominated by the elongation at fracture and significantly decrease in these specimens. The peak-ageing condition of notched tensile specimens had the lowest toughness compare to under-ageing and over-ageing conditions. Although three fracture mechanisms, such as matrix deformation, particle cracking and matrix/particle debonding observed in all samples, the distribution of these mechanisms were further homogeneous in un-notched specimens. In the other words, one may claim that, the presence of flaws enhanced the cracked particles, which accompanied with lowering matrix deformability lessened the elongation and toughness.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Aluminum 2024
  • T8 heat treatment
  • Tensile behavior
  • Fracture mechanisms