Wysokocyklowa wytrzymałość zmęczeniowa konsolidowanych plastycznie stopów aluminium. High cycle fatigue strength of plastically consolidated aluminium alloys
Journal Title: Obróbka Plastyczna Metali - Year 2015, Vol 26, Issue 4
Abstract
Stopy aluminium należą do podstawowych materiałów konstrukcyjnych, szczególnie w przemyśle samochodowym i lotniczym. Ze względu na charakter obciążeń, wytrzymałość zmęczeniowa stanowi istotne kryterium determinujące zakres potencjalnych zastosowań materiałów konstrukcyjnych w tym obszarze. Zmniejszenie rozmiaru ziaren do zakresu submikro lub nanometrycznego realizowane m.in. metodami przeróbki plastycznej z zastosowaniem bardzo dużych odkształceń lub metodą konsolidacji plastycznej rozdrobnionych form materiału o strukturze w pełni lub częściowo amorficznej umożliwia uzyskanie bardzo dużych właściwości wytrzymałościowych w warunkach obciążeń statycznych. Wyniki badań potwierdzają możliwość zwiększenia w ten sposób również wytrzymałości zmęczeniowej, chociaż stwierdzono również przypadki pogorszenia właściwości zmęczeniowych stopu. Efekt rozdrobnienia ziaren silnie zależy od składu fazowego i mikrostruktury stopu, jak również od geometrii próbek i warunków obciążenia oraz liczby cykli do zniszczenia (wytrzymałość nisko- i wysokocyklowa). W pracy badano wysokocyklową trwałość zmęczeniową (w warunkach zginania) ultradrobnoziarnistych, konsolidowanych plastycznie stopów aluminium RS442 oraz RS5083, stosując próbki o przekroju prostokątnym z karbem. Poddano analizie zmianę ich właściwości zmęczeniowych i charakteru pękania w porównaniu z dpowiadającymi im materiałami otrzymywanymi metodami konwencjonalnymi. Stwierdzono dominujący udział pękania międzykrystalicznego w stopach konsolidowanych plastycznie, niezależnie od schematu zastosowanej po konsolidacji obróbki cieplnej lub przeróbki plastycznej. Skutkiem osłabienia „nowych” granic ziaren powstałych podczas konsolidacji plastycznej jest mniejsza trwałość zmęczeniowa stopów ultradrobnoziarnistych. Wprowadzenie grafitu do stopu RS442 powoduje zwiększenie trwałości zmęczeniowej stopu w zakresie dużych wartości amplitudy naprężenia na skutek zwiększenie nieregularności ścieżki pęknięcia i zjawisko przesłaniania wierzchołka pęknięcia., Aluminium alloys are the basic structural materials, especially in automotive and aircraft industry. Fatigue strength is an important criterion determining the range of potential applications of structural materials in that area. Grain refinement down to submicro or nanometric level, that can be realized using severe plastic deformation methods or rapid solidification and plastic consolidation of partially or fully amorphous forms of material, enables significant improvement of strength properties of the alloys under static loads. Results of the studies indicate the possibility of increasing also fatigue strength using this method but inverse effects were also reported. The influence of grain refinement on fatigue behaviour depends on many factors like phase composition and microstructure of the alloy, but also specimen geometry, loading conditions and form of fatigue process (low or high cycle fatigue). In the paper high-cycle fatigue life of plastically consolidated RS442 and RS5083 aluminium alloys was examined in bending test using notched specimens with rectangular cross-section. The fatigue behaviour and fracture mechanisms of these alloys were compared to materials produced using conventional methods. Regardless of following heat treatment or plastic working conditions in all plastically consolidated variants of the alloys intergranular cracking prevailed. Relative weakening of the ‘new’ grain boundaries formed during plastic consolidation resulted in lower fatigue life of ultrafine-grained alloys. Addition of graphite to RS442 alloy led to increase of fatigue life for higher stress range due to increased crack path tortuosity and crack tip shielding phenomenon.
Authors and Affiliations
Waldermar Ziaja, Maciej Motyka, Tomasz Tokarski, Jan Sieniawski
Keywords
Related Articles
- EP ID EP521036
- DOI -
- Views 39
- Downloads 0
Mikrostruktura i właściwości mechaniczne eutektycznego stopu Al-33%Cu po zastosowaniu odkształcania metodą KoBo. Microstructure and mechanical properties of Al-33%Cu eutectic alloy after KoBo deformation.
Przedmiotem badań mikrostruktury i właściwości mechanicznych był eutektyczny stop Al-33%Cu poddany odkształcaniu metodą KoBo. Stop bezpośrednio po odlaniu został przetoczony do średnicy 49 mm, a następnie wyciskany metod...
Wysokocyklowa wytrzymałość zmęczeniowa konsolidowanych plastycznie stopów aluminium. High cycle fatigue strength of plastically consolidated aluminium alloys
Stopy aluminium należą do podstawowych materiałów konstrukcyjnych, szczególnie w przemyśle samochodowym i lotniczym. Ze względu na charakter obciążeń, wytrzymałość zmęczeniowa stanowi istotne kryterium determinujące zakr...
Badania gięcia profili aluminiowych stosowanych w przemyśle transportowym. Bending tests of aluminium profiles used in the transport industry
W artykule przedstawiono kształtowanie poprzez gięcie wyciskanych wyrobów w postaci profili aluminiowych poprzedzone badaniami przy użyciu metod numerycznych. Badania prowadzono w celu uzyskania symetrycznego wygięcia pr...
Metalurgia proszków w Sieci Badawczej Łukasiewicz – Instytucie Obróbki Plastycznej. Powder metallurgy in Łukasiewicz Research Network – Metal Forming Institute.
W artykule przedstawiono metody metalurgii proszków wykorzystywane do wyko-nywania wyrobów z proszków metalicznych i ceramicznych w Sieci Badawczej Łukasiewicz – Instytucie Obróbki Plastycznej. Do wytwarzania zaawansowan...
Wybrane aspekty prognozowania trwałości łożysk tocznych. Selected aspects of forecasting of roller bearing life.
Jednym z najważniejszych kryteriów oceny jakości wyrobów przez użytkowników jest ich niezawodność, a więc zdolność do spełniania swych funkcji w określonym czasie. Poziom niezawodności można zwiększać poprzez skrócenie t...