مهدی شبان غازانی

آلیاژ آلومینیم 6061 به دلیل خواص مکانیکی مطلوب و قابلیت عملیات حرارتی، در کاربردهای مهندسی بطور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این پژوهش، تأثیر عملیات پیرسازی طبیعی و مصنوعی بر رفتار کارسختی این آلیاژ بررسی شده است. برای این منظور، نمونه‌ها ابتدا در دمای 520 درجه سانتیگراد تحت عملیات آنیل محلولی قرار گرفتند و سپس به‌صورت سریع در آب کوئنچ شدند. نمونه‌های پیرسازی مصنوعی در دمای 160 درجه سانتیگراد به مدت 2 تا 20 ساعت و نمونه‌های پیرسازی طبیعی در دمای محیط به مدت 1 تا 10 روز نگهداری شدند. آزمون کشش طبق استاندارد ASTM E8 انجام شد و توان کارسختی با استفاده از روابط هولومن و کراسارد-ژائول (CJ) تحلیل شد. نتایج نشان داد که با افزایش زمان پیرسازی مصنوعی و طبیعی، استحکام کششی از 193 و 163 مگاپاسکال به ترتیب به 283 و 217 مگاپاسکال افزایش می‌یابد، درحالیکه درصد ازدیاد طول تا شکست از 21٪ و 34٪ به ترتیب به 12% و 4/14% کاهش پیدا می‌کند. مقدار توان کارسختی متوسط نیز با افزایش زمان پیرسازی مصنوعی از 14/0 به 09/0 کاهش یافت. تحلیل CJ نشان داد که رفتار کارسختی آلیاژ در سه مرحله مشخص رخ می‌دهد: مرحله اول با توان کارسختی بالا، مرحله دوم با کاهش محسوس توان کارسختی و مرحله سوم با مقدار منفی توان کارسختی (n < 0) که ناشی از وقوع بازیابی در ساختار نابجایی‌ها می‌باشد. این نتایج نشان می‌دهد که هرچند عملیات پیرسازی منجر به افزایش استحکام می‌شود، اما در اثر اشباع چگالی نابجایی‌ها و درشت شدن رسوبات، قابلیت کارسختی و داکتیلیته آلیاژ بطور معناداری کاهش می‌یابد. همچنین مشخص شد که پیرسازی طبیعی در مقایسه با پیرسازی مصنوعی توان کارسختی بالاتری را حفظ می‌کند که دلیل آن تشکیل رسوبات ریزتر و مؤثرتر در بازدارندگی حرکت نابجایی‌ها است.