Published June 1, 2024 | Version v1
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Quasi-in-situ observation of fatigue crack growth behavior of friction stir welded 2024-T4 joint

Creators

  • 1. NED University of Engineering and Technology
  • 2. Jiangsu University

Description

Abstract This study presents a quasi- in situ observation of the fatigue crack growth behavior in a friction stir welded 2024-T4 joint. The microstructure and fatigue properties of the joint were investigated using electron backscatter diffraction (EBSD) technique, scanning electron microscopy (SEM), and fatigue crack growth tests. The fatigue crack growth behavior of the joint was examined by conducting fatigue crack growth tests with different notch locations. The results show that the sample with the notch in the stir zone (SZ) exhibited the highest resistance to fatigue crack growth, followed by the notched samples of the Advancing side (AS) and Retreating side (RS) weldments. Microstructural observations showed a homogeneous microstructure with a fine grain size in SZ and it was observed that this fine-grained structure significantly enhanced the material's resistance to fatigue crack growth. The experimental results were further analyzed using the Paris model to provide a quantitative understanding of the crack growth behavior. The study underlines the impact of microstructural characteristics and notch location on the fatigue performance of the weldment. Overall, the quasi- in situ observations and experimental findings contribute to a comprehensive understanding of the fatigue crack growth behavior in friction stir welded 2024-T4 joints.

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Translated Description (Arabic)

الخلاصة تقدم هذه الدراسة ملاحظة شبه موضعية لسلوك نمو تشقق التعب في مفصل 2024 - T4 ملحوم بالاحتكاك. تم فحص خصائص البنية المجهرية والتعب للمفصل باستخدام تقنية حيود التشتت العكسي للإلكترون (EBSD)، والمسح المجهري الإلكتروني (SEM)، واختبارات نمو تشقق التعب. تم فحص سلوك نمو الشقوق التعبية للمفصل من خلال إجراء اختبارات نمو الشقوق التعبية مع مواقع الشقوق المختلفة. أظهرت النتائج أن العينة ذات الشق في منطقة التحريك (SZ) أظهرت أعلى مقاومة لنمو شقوق التعب، تليها العينات المحززة من اللحامات الجانبية المتقدمة (AS) والجانب المتراجع (RS). أظهرت الملاحظات الهيكلية الدقيقة بنية مجهرية متجانسة ذات حجم حبيبات دقيق في SZ ولوحظ أن هذه البنية الدقيقة الحبيبات عززت بشكل كبير مقاومة المادة لنمو شقوق التعب. تم تحليل النتائج التجريبية بشكل أكبر باستخدام نموذج باريس لتوفير فهم كمي لسلوك نمو الكراك. تؤكد الدراسة على تأثير الخصائص الهيكلية الدقيقة وموقع الشق على أداء التعب للحام. بشكل عام، تساهم الملاحظات شبه الموضعية والنتائج التجريبية في فهم شامل لسلوك نمو صدع التعب في مفاصل الاحتكاك الملحومة 2024 - T4.

Translated Description (French)

Résumé Cette étude présente une observation quasi-in situ du comportement de croissance des fissures de fatigue dans un joint 2024-T4 soudé par friction malaxage. La microstructure et les propriétés de fatigue de l'articulation ont été étudiées à l'aide de la technique de diffraction par rétrodiffusion d'électrons (EBSD), de la microscopie électronique à balayage (MEB) et des tests de croissance des fissures de fatigue. Le comportement de croissance des fissures de fatigue de l'articulation a été examiné en effectuant des tests de croissance des fissures de fatigue avec différents emplacements d'encoche. Les résultats montrent que l'échantillon avec l'entaille dans la zone d'agitation (SZ) présentait la plus grande résistance à la croissance des fissures de fatigue, suivi des échantillons entaillés des soudures côté Avancement (AS) et côté Retrait (RS). Les observations microstructurales ont montré une microstructure homogène avec une taille de grain fine en SZ et il a été observé que cette structure à grain fin améliorait significativement la résistance du matériau à la croissance des fissures de fatigue. Les résultats expérimentaux ont ensuite été analysés à l'aide du modèle de Paris pour fournir une compréhension quantitative du comportement de la croissance des fissures. L'étude souligne l'impact des caractéristiques microstructurales et de l'emplacement des encoches sur les performances en fatigue de la soudure. Dans l'ensemble, les observations quasi-in situ et les résultats expérimentaux contribuent à une compréhension complète du comportement de croissance des fissures de fatigue dans les joints soudés par friction-malaxage 2024-T4.

Translated Description (Spanish)

Resumen Este estudio presenta una observación casi in situ del comportamiento de crecimiento de grietas por fatiga en una junta soldada por fricción y agitación 2024-T4. La microestructura y las propiedades de fatiga de la articulación se investigaron utilizando la técnica de difracción de retrodispersión de electrones (EBSD), microscopía electrónica de barrido (SEM) y pruebas de crecimiento de grietas por fatiga. El comportamiento de crecimiento de grietas por fatiga de la junta se examinó mediante la realización de pruebas de crecimiento de grietas por fatiga con diferentes ubicaciones de muescas. Los resultados muestran que la muestra con la muesca en la zona de agitación (SZ) exhibió la mayor resistencia al crecimiento de grietas por fatiga, seguida de las muestras con muesca de las soldaduras del lado de avance (AS) y del lado de retracción (RS). Los estudios microestructurales mostraron una microestructura homogénea con un tamaño de grano fino en SZ y se observó que esta estructura de grano fino mejoró significativamente la resistencia del material al crecimiento de grietas por fatiga. Los resultados experimentales se analizaron adicionalmente utilizando el modelo de París para proporcionar una comprensión cuantitativa del comportamiento de crecimiento de grietas. El estudio subraya el impacto de las características microestructurales y la ubicación de la muesca en el rendimiento de fatiga del conjunto soldado. En general, los resultados casi in situ y los hallazgos experimentales contribuyen a una comprensión integral del comportamiento de crecimiento de grietas por fatiga en las juntas soldadas por fricción y agitación 2024-T4.

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Translated title (Arabic)
ملاحظة شبه في الموقع لسلوك نمو الكراك الناتج عن الاحتكاك الملحوم 2024 - T4
Translated title (French)
Observation quasi-in-situ du comportement de croissance des fissures de fatigue du joint 2024-T4 soudé par friction malaxage
Translated title (Spanish)
Observación cuasi in situ del comportamiento de crecimiento de grietas por fatiga de la junta soldada por fricción y agitación 2024-T4

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4399067926
DOI
10.1088/2053-1591/ad5140

Is supplement to
https://openalex.org/W4214896499 (Other)
https://openalex.org/W4214858131 (Other)
https://openalex.org/W2154874855 (Other)
https://openalex.org/W2105392701 (Other)
https://openalex.org/W2047478881 (Other)
https://openalex.org/W2044543805 (Other)
https://openalex.org/W2023076546 (Other)
https://openalex.org/W1978784621 (Other)
https://openalex.org/W1967032035 (Other)
https://openalex.org/W1673258937 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1985986406
  • https://openalex.org/W2068425800
  • https://openalex.org/W2687761700
  • https://openalex.org/W2781896842
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  • https://openalex.org/W2904046317
  • https://openalex.org/W2907889653
  • https://openalex.org/W2944741660
  • https://openalex.org/W3001566134
  • https://openalex.org/W3007546751
  • https://openalex.org/W3012421368
  • https://openalex.org/W3035912868
  • https://openalex.org/W3166010563
  • https://openalex.org/W3197291298
  • https://openalex.org/W4283270790
  • https://openalex.org/W4308343012
  • https://openalex.org/W4309938409
  • https://openalex.org/W4311981857
  • https://openalex.org/W4313418607
  • https://openalex.org/W4318064952
  • https://openalex.org/W4363648182
  • https://openalex.org/W4382358353
  • https://openalex.org/W4384563385
  • https://openalex.org/W4385202327
  • https://openalex.org/W915861993