Fracture of friction stir welded butt joints structure of aluminum-magnesium alloy

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The results of aluminum-magnesium alloy friction stir welded joints fracture investigations are put forward in the article. Through the example of welded joints of plates with different thickness it is illustrated that macro- and microstructure of the welds have both common features of strained metal and peculiars caused by the impact of welding temperature-time criteria. It is demonstrated that the significant difference between weld microstructure and original metal was formation of the gradient fine-grained microstructure without signs of texture. It is revealed that as a result of heating and cooling temperature-time terms variation during welding of thick alloyed plates in the weld zone along with dynamic cell formation partial strained structure recrystallization can occur. It is illustrated that in case of recrystallization the joint fracture was along the boundary of the areas with different structures. A comparative analysis of the fracture topography of the broken specimen joints that were obtained from the alloy plates with different thickness is carried out. This analysis revealed that both cases showed similar fracture pattern. A crack originated in the root and run to a distance that is approximately equal to middle of the specimen gauge along to transition boundary of the base metal structure to gradient one. “Pest” degradation goes further. Nature of the alloy structuring mechanism in the weld zone stimulated with heating and intensive plastic deformation is discussed.

About the authors

O. V. Sizova

Email: ovs@ispms.ru
D.Sc. (Engineering), Professor, Institute of Strength Physics and Materials Science of the Siberian Branch of the RAS, National Research Tomsk Polytechnic Unive, e-mail: ovs@ispms.ru

A. V. Kolubaev

Email: kav@ispms.ru
D.Sc. (Physics and Mathematics), Professor, Institute of Strength Physics and Materials Science of the Siberian Branch of the RAS, National Research Tomsk Polytechnic Unive, e-mail: kav@ispms.ru

E. A. Kolubaev

Email: eak@ispms.ru
Ph.D. (Physics and Mathematics), Institute of Strength Physics and Materials Science of the Siberian Branch of the RAS, National Research Tomsk Polytechnic Unive, e-mail: eak@ispms.ru

A. A. Zaikina

Email: aaz@ispms.ru
Post-graduate Student, Institute of Strength Physics and Materials Science of the Siberian Branch of the RAS, e-mail: aaz@ispms.ru

V. E. Rubtsov

Email: rvy@ispms.ru
Ph.D. (Physics and Mathematics), Institute of Strength Physics and Materials Science of the Siberian Branch of the RAS, e-mail: rvy@ispms.ru

References

  1. Friction Stir Butt Welding: International Patent Application PCT/GB92/02203 and GB Patent Application 9125978.8 UK / W.M. Thomas, E.D. Nicholas, J.C. Needham, M.G. Murch, P. Temple-Smith and C.J. Dawes; UK Patent Office, London. – December 6, 1991.2. Mishra R.S., Ma Z.Y. Friction stir welding and processing // Materials Science and Engineering: R: Reports. – 2005. – Vol. 50, № 1-2. – P. 1–78.3. Shtrikman M. Current state and development of friction stir welding. Pt. 3. Industrial application of friction stir welding // Welding International. – 2008. – Vol. 22, № 11. – P. 806–815.4. On the Conditions of Strain Localization and Microstructure Fragmentation under High-Rate Loading / M.P. Bondar, S.G. Psakhie, A.I. Dmitriev, A.Yu. Nikonov // Physical Mesomechanics. – 2013. – Vol. 16, № 3. – P. 191–199.5. Stephen Leon J., Jayakumar V. Investigation of mechanical properties of aluminium 6061 alloy friction stir welding // American Journal of Mechanical Engineering and Automation. – 2014. – Vol. 1, № 1. – P. 6–9.6. Nandan R., DebRoy R. Bhadeshia Recent Advances in Friction-Stir Welding Process, Weldment Structure and Properties // Progress in Material Science. – 2008. – Vol. 53, № 6. – P. 980–1023.7. Murr L.E., Liu G., McClure J.C. Dynamic recrystallization in friction-stir welding of aluminium alloy 1100 // Journal of Materials Science Letters. – 1997. – Vol. 16, № 22. – P. 1801–1803.8. Сварка трением с перемешиванием термически упрочняемого сплава В95 системы Al-Zn-Mg-Cu / В.А. Фролов, В.Ю. Конкевич, П.Ю. Предко, В.В. Белоцерковец // Сварочное производство. – 2013. – № 3. – С. 21–26.9. Schneider J.A., Nunes A.C. Characterization of Plastic Flow and Resulting Microtextures in a Friction Stir Weld // Metallurgical and Materials Transactions: B. – 2004. – Vol. 35, № 4. – P. 777–783.10. Properties of Friction-Stir-Welded 7075 T651 Aluminum / M.W. Mahoney, C.G. Rhodes, J.G. Flintoff, R.A. Spurling and W.H. Bingel // Metallurgical and Materials Transactions: A. – 1998. – Vol. 29, № 7. – P. 1955–1964.11. Rubtsov V.E., Tarasov S.Yu., Kolubaev A.V. One-dimensional model of inhomogeneous shear in sliding // Physical Mesomechanics. – 2012. – Vol. 15, № 5-6. – P. 337–341.12. The Evolution of the Surface Layers on Metals in Sliding Friction / A.V. Kolubaev, S.Yu. Tarasov, O.V. Sizova, E.A. Kolubaev, and Yu.F. Ivanov // Journal of Friction and Wear. – 2007. – Vol. 28, № 6. – P. 514–520.13. Павлова В.И., Алиференко Е.А., Осокин Е.П. Исследование температурно-временных условий сварочного нагрева, структуры и свойств металла стыковых соединений из алюминиево-магниевого сплава, выполненных сваркой трением с перемешиванием // Вопросы материаловедения. – 2009. – Т. 60, № 4. – С. 74–88.14. Повышение надежности сварных соединений из высокопрочного алюминиево-литиевого сплава В-1461 / В.И. Лукин, Е.Н. Иода, А.В. Базескин, В.П. Лавренчук, Л.В. Котельникова, М.С. Оглодков // Сварочное производство. – 2010. – № 11. – С. 14–17.15. Исследование массопереноса при трибологическом взаимодействии легированных сталей / Н.Б. Пугачева, С.В. Павлышко, Е.Б. Трушина, А.Н. Замятин // Трение и износ. – 2012. – Т. 33, № 3. – С. 265–274.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».