ﻣﺪل ﺳﺎزي و ﭘﯿﺶ ﺑﯿﻨﯽ اﺳﺘﺤﮑﺎم ﺗﺴﻠﯿﻢ آﻟﯿﺎژ آﻟﻮﻣﯿﻨﯿﻢ 6061 ﭘﺲ از اﻧﺠﺎم ﻓﺮاﯾﻨﺪ ﻧﻮرد ﺗﺠﻤﻌﯽ

Modelling and prediction of the yield strength of 6061 aluminum alloy processed by accumulative roll bonding (ARB)

در پژوهش حاضر خواص مكانيكي آلياژ آلومينيم 6061 فوق‌ريزدانه پس از سيكل‌هاي مختلف فرايند نورد تجمعي به‌صورت كمّي مورد ارزيابي قرار گرفت. جهت نيل به اين هدف، مدل‌سازي استحكام تسليم نمونه‌ها بر مبناي پارامترهاي ريزساختاري مستخرج از الگوهاي پراش پرتو ايكس و تصاوير ميكروسكوپي و استفاده از روابط رياضي مربوطه براي محاسبه مكانيزم‌هاي استحكام‌دهي صورت پذيرفت. ريزساختار نمونه‌ها پس از سيكل‌هاي مختلف نورد تجمعي توسط ميكروسكوپ الكتروني عبوري و خواص مكانيكي آنها با آزمون كشش تك‌محوري بررسي شدند. چگالي نابجايي‌هاي ذخيره شده در نمونه‌ها از الگوهاي پراش پرتو ايكس مربوطه با استفاده از رابطه معروف ويليامسون-هال تعيين گرديد. مطالعات ريزساختاري نمايانگر تشكيل تدريجي ساختار فوق‌ريزدانه همراه با حضور اندك رسوبات برش‌ناپذير با افزايش تعداد سيكل‌ها بود. نتايج بررسي تجربي خواص مكانيكي نشان داد كه استحكام تسليم آلياژ پس از سيكل‌هاي مختلف نورد تجمعي افزايش پيدا كرد تا پس از سيكل سوم به MPa 278 رسيد . مكانيزم استحكام‌دهي ناشي از مرزهاي دانه با افزايش استحكام حدود MPa 95 بيشترين سهم را در افزايش استحكام تسليم پس از سيكل‌ اول داشت و نقش مثبت آن با افزايش تعداد سيكل‌هاي نورد افزايش پيدا كرد. همچنين، استحكام تسليم تجربي تعيين شده توسط آزمون كشش در توافق خوبي با استحكام تسليم تئوري محاسبه شده از مكانيزم‌هاي استحكام‌دهي بود.

In the present research, a quantitative approach was employed to investigate the mechanical properties of ultrafine grained 6061 aluminum alloy after different cycles of accumulative roll bonding (ARB) process. In this regard, the yield strength of samples was modelled based on the microstructural parameters extracted from x-ray diffraction (XRD) patterns and micrographs using corresponding mathematical equations. The microstructural features and mechanical properties of samples were analyzed by transmission electron microscopy (TEM) and uniaxial tensile test, respectively. The density of stored dislocations was calculated from XRD patterns by famous Williamson-Hall equation. Microstructural characterizations revealed that ultrafine grains as well as non-shearable precipitates were formed gradually by increasing the number of ARB cycles. The yield strength of ARBed samples was increased by increasing the number of cycles and reached to 278 MPa after third cycle. The grain refinement mechanism was the dominant strengthening mechanism in one cycle ARBed sample, contributing a strength increment estimated to about 95 MPa and its positive role was increased continuously by increasing the number of cycles. Also, the experimentally determined yield strength was in reasonable agreement with theoretically determined yield strength from strengthening mechanisms.