การจำลองพฤติกรรมการเสื่อมสภาพของอะลูมิเนียมผสมเกรด 6061-T6 หลังผ่านกระบวนการบ่มแข็งแบบสองขั้นตอน
Main Article Content
บทคัดย่อ
งานวิจัยนี้ศึกษาพฤติกรรมการเสื่อมสภาพของสมบัติเชิงกลของอะลูมิเนียมผสมเกรด 6061-T6 หลังผ่านกระบวนการบ่มแข็งแบบสองขั้นตอน การทดลองเริ่มจากการอบชิ้นงานที่อุณหภูมิ 530 °C เป็นเวลา 2 ชั่วโมง ชุบให้เย็นตัวอย่างรวดเร็วในน้ำ และบ่มแข็งขั้นตอนแรกที่ 175 °C เป็นเวลา 8 ชั่วโมง จากนั้นกำหนดตัวแปรต้นในการบ่มแข็งขั้นตอนที่สองเป็นอุณหภูมิ 5 ระดับ (100, 150, 200, 250 และ 300 °C) และเวลา 5 ระดับ (8, 12, 16, 20 และ 24 ชั่วโมง) การวิเคราะห์จลนพลศาสตร์การเสื่อมสภาพและอัตราการแพร่ของอะตอม โดยใช้วิธีคำนวณผ่านสมการอาร์เรเนียสและการคำนวณขนาดตะกอนเฟส ทำการทดสอบแรงดึงตามมาตรฐาน ASTM E8 และวิเคราะห์ความแปรปรวนเชิงสถิติ ผลจากการตรวจสอบชิ้นงานด้วยวิธีพินิจ พบว่าชิ้นงานในทุกสภาวะเกิดการแตกหักแบบเหนียว โดยมีเปอร์เซ็นต์การยืดตัวมากกว่า 10% ผลจากการทดสอบสมบัติทางกล พบว่าในช่วงอุณหภูมิต่ำ (100 °C–150 °C) ความแข็งแรงครากมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องตามระยะเวลาและพบว่าในช่วงอุณหภูมิสูง (250 °C–300 °C) เกิดการเสื่อมสภาพของสมบัติทางกลเนื่องจากเกิดสภาวะการบ่มเกิน จากแบบจำลองทางคณิตศาสตร์และการจำลองพฤติกรรมที่สร้างขึ้นบนฐานจลนพลศาสตร์การแพร่มีความแม่นยำสูงในการทำนายแนวโน้มการลดลงของความแข็งแรงครากตามฟังก์ชันของเวลาและอุณหภูมิ ซึ่งเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพสำหรับการประเมินอายุการใช้งานเพื่อความปลอดภัยของชิ้นส่วนอะลูมิเนียมผสม 6061-T6 ในสภาพการใช้งานที่ต้องสัมผัสความร้อนสูงอย่างต่อเนื่อง
Article Details
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
เนื้อหาและข้อมูลในบทความที่ลงตีพิมพ์ใน Journal of Advanced Development in Engineering and Science ถือเป็นข้อคิดเห็นและความรับผิดชอบของผู้เขียนบทความโดยตรง ซึ่งกองบรรณาธิการวารสารไม่จำเป็นต้องเห็นด้วยหรือร่วมรับผิดชอบใดๆ
บทความ ข้อมูล เนื้อหา ฯลฯ ที่ได้รับการตีพิมพ์ในJournal of Advanced Development in Engineering and Science ถือเป็นลิขสิทธิ์ของ Journal of Advanced Development in Engineering and Science หากบุคคลหรือหน่วยงานใดต้องการนำทั้งหมดหรือส่วนหนึ่งส่วนใดไปเผยแพร่ต่อหรือเพื่อกระทำการใดๆ จะต้องได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษรจาก Journal of Advanced Development in Engineering and Scienceก่อนเท่านั้น
เอกสารอ้างอิง
[1] Chowwanonthapunya, T., & Peeratatsuwan, C. (2019). Grain Refining Effect of Al-5Ti-1B Master Alloy on Microstructures and Mechanical Properties of A356 Alloy. Key Engineering Materials, 798, 69–74.
[2] Chowwanonthapunya, T., & Peeratatsuwan, C. (2023). The Influence of Fe on Grain Refinement of Recycled A356 Alloy Initially Refined by Al-5Ti-1B Master Alloy. Trends in Sciences, 20(12), 6876.
[3] ASM International. (1996). Heat Treater's Guide: Practices and Procedures for Nonferrous Alloys. ASM International.
[4] ASM International. (1991). ASM Metals Handbook: Vol. 4. Heat-Treating (9th ed.). ASM International.
[5] Askeland, D. R., & Phulé, P. P. (2003). The Science and Engineering of Materials (4th ed.). Thomson Learning.
[6] Edwards, G. A., et al. (1994). APFIM Investigation of Fine-Scale Precipitation in Aluminium Alloy 6061. Applied Surface Science, 76–77, 219–225.
[7] Edwards, G. A., et al. (1998). The Precipitation Sequence in Al-Mg-Si Alloys. Acta Materialia, 46(11), 3893–3904.
[8] Murayama, M., et al. (1999). Atom Probe Studies of G.P. Zones and Early Stage Precipitates in Al-Mg-Si Alloys. Materials Science and Engineering: A, 250(1), 127–132.
[9] Matsuda, K., et al. (2000). HRTEM Observation of the β''-Phase in an Al-Mg-Si Alloy. Journal of Electron Microscopy, 49(3), 395–402.
[10] Zandbergen, H. W., et al. (1997). Structure Determination of Mg5Si6 (β') Precipitates in Al-Mg-Si Alloys by Combined Electron Crystallography and Ab Initio Calculations. Science, 277(5329), 1221–1225.
[11] Derby, B., & Shinozaki, K. (2000). The Microstructure and Mechanical Properties of Al-Mg-Si Alloys. Materials Science and Technology, 16(11–12), 1435–1440.
[12] Wang, W., et al. (2003). Evolution of Precipitates in an Al-Mg-Si Alloy During Aging. Materials Letters, 57(26–27), 4105–4110.
[13] Myhr, O. R., et al. (2001). A Combined Precipitation, Yield Strength and Work Hardening Model for Al-Mg-Si Alloys. Acta Materialia, 49(1), 65–75.
[14] Esmaeili, S., et al. (2003). A Yield Strength Model for the AA6111 Al-Mg-Si-Cu Alloy. Acta Materialia, 51(8), 2243–2257.
[15] Simar, A., et al. (2012). Integrated Modeling of Friction Stir Welding of 6061-T6 Aluminum Alloy: Microstructure, Properties and Residual Stresses. Progress in Materials Science, 57(5), 959–1049.
[16] Jin, N., et al. (2020). Hot Deformation Behavior and Microstructure Evolution of 6061 Aluminum Alloy Based on Constitutive Model and Back-Calculation. Materials Characterization, 169, 110620.
[17] Polmear, I., et al. (2017). Light Alloys: Metallurgy of the Light Metals (5th ed.). Butterworth -Heinemann.
[18] Verhoeven, J. D. (1975). Fundamentals of Physical Metallurgy. John Wiley & Sons.
[19] Porter, D. A., & Easterling, K. E. (1992). Phase Transformations in Metals and Alloys (2nd ed.). Chapman & Hall.
[20] Myhr, O. R., & Grong, Ø. (2000). Process Model for Welding of Al-Mg-Si Alloys—I. Precipitation Kinetics. Acta Materialia, 48(2), 431–447.
[21] Nicolas, M., & Deschamps, A. (2003). Characterisation and Modelling of Precipitate Evolution in an Al-Zn-Mg Alloy and an Al-Mg-Si Alloy During Non-Isothermal Heat Treatments. Acta Materialia, 51(20), 6077–6094.
[22] Perez, M., et al. (2005). Development of an Internal Variable Nucleation, Growth and Coarsening Model: Application to Al-Mg-Si Alloys. Materials Science and Engineering: A, 392(1–2), 192–200.
[23] Robson, J. D. (2014). Predicting Slip Localization in Types 6061 and 2124 Aluminium Alloys Using a Coupled Precipitation and Dislocation Model. Materials Science and Engineering: A, 613, 166–173.
[24] Tan, L., & Zhang, J. (2021). Precipitation Simulation and Yield Strength Prediction of 6061 Aluminum Alloy After Multi-Stage Aging Based on Diffusion Kinetics. Journal of Materials Research and Technology, 15, 2231–2243.
[25] Chen, B., & Zhang, X. (2022). Influence of Two-Step Aging on the Corrosion Resistance and Mechanical Properties of 6061-T6 Aluminum Alloy Joints. Journal of Materials Research and Technology, 18, 450–462.
[26] Liu, J., et al. (2025). Optimization of Multi-Step Aging Schedules for 6061 Aluminum Alloys Using Genetic Algorithms and TEM Validation. International Journal of Plasticity, 174, 103890.
[27] Nguyen, T. Q., & Park, K. (2024). Machine Learning-Based Prediction of Degradation Behavior in 6061-T6 Aluminum Alloy Under High-Temperature Environments. Computational Materials Science, 232, 112650.
[28] ASTM International. (2000). Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials (ASTM E8-00b). ASTM International.
[29] Callister, W. D., Jr. (2003). Materials Science and Engineering: An Introduction (6th ed.). John Wiley & Sons.