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Crash-worthiness of a recently-developed AA 2624 aluminum alloy: Experimentelle Studien

Posted on April 26, 2021 by admin

In dieser Studie wurde die Crash-Tauglichkeit einer kürzlich entwickelten Platte aus der Aluminiumlegierung AA 2624-T351 unter dynamischer Druckbelastung entlang der Normal- (OP) und Rollrichtung (IP0) der Platte im Anlieferungszustand experimentell bestimmt. Die Legierung ist durch eine anisotrope Kornform mit einem Seitenverhältnis von 9:3:1 (RD:TD:ND) gekennzeichnet. Während die IP0-Proben eine höhere wahre Dehnung und wahre Dehnungsrate aufweisen als die OP-Proben, weisen letztere eine höhere dynamische Kerbschlagzähigkeit auf als erstere, was auf die geringere Korndicke der OP-Proben (tOP) als die der IP0-Proben (tIP0) zurückzuführen ist. Die Dehnungsgeschwindigkeitsempfindlichkeit m nahm zu, als die Verformungsgeschwindigkeit vom quasistatischen (mOP = 0,0059 und mIP0 = 0,0023) zum dynamischen Bereich (mOP = 0,25 und mIP0 = 0,19) wechselte. Bei Dehnungsraten über 6070 s-1 fiel der m-Wert für IP0-Proben aufgrund der Bildung eines adiabatischen Scherbandes (ASB) deutlich auf -0,57. Während der Verformungsmechanismus in der AA 2624-T351-Legierung der Schlupf ist, geht dem Beginn des dynamischen Bruchs zunächst die Sättigung der <110>||CD-Fasertextur in der Druckebene voraus. Danach folgen (a) das Auftreten und die Erschöpfung von Gleitbändern (~7 μm dick), (b) das Auftreten und die Ausbreitung von ASB und (c) der dynamische Bruch entlang der ASB. Diese Mechanismen gelten sowohl für OP- als auch für IP0-Proben, treten jedoch bei OP-Proben aufgrund ihrer geringeren Korndicke tOP bei einem viel geringeren Schlagimpuls, einer geringeren wahren Dehnung und einer geringeren wahren Dehnungsrate auf. Dies bedeutet, dass die IP0-Proben eine bessere Schadenstoleranz bei dynamischer Schlagbelastung aufweisen als die OP-Proben. Im Gegensatz zu den kegelförmigen ASB, die sich in gleichachsig gekörnten Aluminiumlegierungen entwickeln, entstehen in AA 2624-T351 Blechen zwei unverbundene, gespaltene ASB-Kegel; ein Verhalten, das neue Wege für die Entwicklung der Mikrostruktur von Legierungen eröffnen könnte, um der ASB-Ausbreitung zu widerstehen. Im Vergleich dazu weist die kürzlich entwickelte Legierung AA 2624-T351 eine höhere dynamische mechanische Festigkeit und eine bessere Crash-Tauglichkeit auf als die weiter verbreitete Legierung AA 2024-T351.

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