Ductile fracture toughness of Al 5754-H111 alloy using essential work of fracture method
Creators
- 1. South Valley University
- 2. Umm al-Qura University
- 3. Assiut University
Description
The aluminium alloy 5754 H-111 is a high-strength alloy with a remarkable corrosion resistance, particularly to seawater. It is widely used in the aerospace, marine, and automotive industries. In this work, the influence of fracture toughness methods applied to two thin aluminium sheets with different thicknesses (1.8 mm and 5 mm) was analysed. The first method was the essential work of fracture (EWF) method. It was applied at room temperature at a deformation rate of 1 mm/min with a double-edge notched tensile specimen (DENT) to measure the fracture toughness ($ {w}_{e} $) of a material with ductile damage based on the stored energy of the body. The second method was a compact tensile test (CT) to determine the linear elastic fracture toughness. For the EWF, DENTs of 4, 6, 10, 12, and 14 mm were used in the centre section. The EWF values were 273 kJ/m2 and 63 kJ/m2 for the aluminium sheets with thicknesses of 5 mm and 1.8 mm, respectively. The surface energies JIC determined using CT were 34.5 kJ/m2 and 10.6 kJ/m2, respectively, for these sheets. These values are highly similar. Furthermore, the percentage errors of the elastic EWF were 5.8% and 8.4%, respectively, for the two thicknesses. The fractures were of the stress types in which the pits and voids grow in conjunction. In addition, both deep and isolated large dimples were well distributed in the aluminium, which is the main ductile deformation concept.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
سبيكة الألومنيوم 5754 H -111 عبارة عن سبيكة عالية القوة ذات مقاومة تآكل ملحوظة، خاصة لمياه البحر. يستخدم على نطاق واسع في صناعات الطيران والبحرية والسيارات. في هذا العمل، تم تحليل تأثير طرق صلابة الكسر المطبقة على صفحتين رقيقتين من الألومنيوم بسماكات مختلفة (1.8 مم و 5 مم). كانت الطريقة الأولى هي العمل الأساسي لطريقة الكسر (EWF). تم تطبيقه في درجة حرارة الغرفة بمعدل تشوه 1 مم/دقيقة مع عينة شد ذات حافة مزدوجة (DENT) لقياس صلابة الكسر (${ w }_{ e }$) لمادة ذات تلف مطيل بناءً على الطاقة المخزنة للجسم. كانت الطريقة الثانية هي اختبار الشد المضغوط (CT) لتحديد صلابة الكسر المرن الخطي. بالنسبة لـ EWF، تم استخدام DENTs من 4 و 6 و 10 و 12 و 14 ملم في القسم الأوسط. كانت قيم EWF 273 كيلو جول/متر2 و 63 كيلو جول/متر2 لألواح الألومنيوم بسماكات 5 مم و 1.8 مم، على التوالي. كانت الطاقات السطحية JIC المحددة باستخدام CT 34.5 كيلو جول/متر2 و 10.6 كيلو جول/متر2، على التوالي، لهذه الأوراق. هذه القيم متشابهة للغاية. علاوة على ذلك، كانت النسبة المئوية لأخطاء EWF المرنة 5.8 ٪ و 8.4 ٪، على التوالي، للسمكين. كانت الكسور من أنواع الإجهاد التي تنمو فيها الحفر والفراغات بالتزامن. بالإضافة إلى ذلك، تم توزيع كل من الغمازات الكبيرة العميقة والمعزولة بشكل جيد في الألومنيوم، وهو مفهوم تشوه الدكتايل الرئيسي.
Translated Description (French)
L'alliage d'aluminium 5754 H-111 est un alliage à haute résistance avec une résistance à la corrosion remarquable, en particulier à l'eau de mer. Il est largement utilisé dans les industries aérospatiale, maritime et automobile. Dans ce travail, l'influence des méthodes de ténacité appliquées à deux tôles minces d'aluminium d'épaisseurs différentes (1,8 mm et 5 mm) a été analysée. La première méthode était la méthode du travail essentiel de la fracture (EWF). Il a été appliqué à température ambiante à une vitesse de déformation de 1 mm/min avec un échantillon de traction entaillé à double bord (DENT) pour mesurer la ténacité à la rupture ($ { w}_{e} $ ) d'un matériau présentant des dommages ductiles en fonction de l'énergie stockée dans le corps. La deuxième méthode était un test de traction compact (CT) pour déterminer la ténacité à la rupture élastique linéaire. Pour le CEF, des DENT de 4, 6, 10, 12 et 14 mm ont été utilisés dans la section centrale. Les valeurs EWF étaient de 273 kJ/m2 et 63 kJ/m2 pour les tôles d'aluminium avec des épaisseurs de 5 mm et 1,8 mm, respectivement. Les énergies de surface JIC déterminées par CT étaient de 34,5 kJ/m2 et 10,6 kJ/m2, respectivement, pour ces feuilles. Ces valeurs sont très similaires. De plus, les erreurs en pourcentage de l'EWF élastique étaient de 5,8% et 8,4%, respectivement, pour les deux épaisseurs. Les fractures étaient des types de stress dans lesquels les fosses et les vides se développent conjointement. De plus, les grandes fossettes profondes et isolées étaient bien réparties dans l'aluminium, qui est le principal concept de déformation ductile.
Translated Description (Spanish)
La aleación de aluminio 5754 H-111 es una aleación de alta resistencia con una notable resistencia a la corrosión, particularmente al agua de mar. Es ampliamente utilizado en las industrias aeroespacial, marina y automotriz. En este trabajo, se analizó la influencia de los métodos de tenacidad a la fractura aplicados a dos láminas delgadas de aluminio con diferentes espesores (1,8 mm y 5 mm). El primer método fue el método de trabajo esencial de fractura (EWF). Se aplicó a temperatura ambiente a una velocidad de deformación de 1 mm/min con una muestra de tracción con muesca de doble borde (DENT) para medir la tenacidad a la fractura ($ {w}_{e} $) de un material con daño dúctil en función de la energía almacenada del cuerpo. El segundo método fue una prueba de tracción compacta (CT) para determinar la tenacidad a la fractura elástica lineal. Para el EWF, se utilizaron DENT de 4, 6, 10, 12 y 14 mm en la sección central. Los valores de EWF fueron 273 kJ/m2 y 63 kJ/m2 para las láminas de aluminio con espesores de 5 mm y 1,8 mm, respectivamente. Las energías superficiales JIC determinadas mediante TC fueron 34,5 kJ/m2 y 10,6 kJ/m2, respectivamente, para estas láminas. Estos valores son muy similares. Además, los errores porcentuales del EWF elástico fueron del 5,8% y 8,4%, respectivamente, para los dos espesores. Las fracturas fueron de los tipos de estrés en los que los hoyos y vacíos crecen en conjunto. Además, tanto los hoyuelos grandes profundos como los aislados estaban bien distribuidos en el aluminio, que es el principal concepto de deformación dúctil.
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- صلابة كسر الدكتايل لسبيكة Al 5754 - H111 باستخدام العمل الأساسي لطريقة الكسر
- Translated title (French)
- Résistance à la fracture ductile de l'alliage Al 5754-H111 en utilisant le travail essentiel de la méthode de fracture
- Translated title (Spanish)
- Dureza a la fractura dúctil de la aleación Al 5754-H111 utilizando el método de trabajo esencial de fractura
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4367334767
- DOI
- 10.3934/matersci.2023020
References
- https://openalex.org/W1061609723
- https://openalex.org/W1127835376
- https://openalex.org/W1513751997
- https://openalex.org/W1969070076
- https://openalex.org/W1972231090
- https://openalex.org/W2002755043
- https://openalex.org/W2005874423
- https://openalex.org/W2015924075
- https://openalex.org/W2023286859
- https://openalex.org/W2026142759
- https://openalex.org/W2028310430
- https://openalex.org/W2029990139
- https://openalex.org/W2040119444
- https://openalex.org/W2045169531
- https://openalex.org/W2067046004
- https://openalex.org/W2084464066
- https://openalex.org/W2087496905
- https://openalex.org/W2087511609
- https://openalex.org/W2099209281
- https://openalex.org/W2111626790
- https://openalex.org/W2128505888
- https://openalex.org/W2155240658
- https://openalex.org/W2178716126
- https://openalex.org/W2312807610
- https://openalex.org/W2318580315
- https://openalex.org/W2320703847
- https://openalex.org/W2325794386
- https://openalex.org/W2551485118
- https://openalex.org/W2583875600
- https://openalex.org/W2609654272
- https://openalex.org/W2775560705
- https://openalex.org/W3110911771
- https://openalex.org/W3127648086
- https://openalex.org/W3177451345
- https://openalex.org/W3179019108
- https://openalex.org/W4253158949
- https://openalex.org/W4283078793
- https://openalex.org/W4283662375
- https://openalex.org/W4307563895
- https://openalex.org/W4319316305
- https://openalex.org/W46831928
- https://openalex.org/W57791236