Fatigue Damage of Al/SiC Composites - Macroscopic and Microscopic Analysis

• Autorzy: Rutecka A. , Kowalewski Z. L. , Makowska K. , Pietrzak P. , Dietrich L.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0016

Warianty tytułu

PL

Makroskopowa i mikroskopowa analiza uszkodzenia zmęczeniowego kompozytów Al/SiC

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The results of comparative examinations of mechanical behaviour during fatigue loads and microstructure assessment before and after fatigue tests were presented. Composites of aluminium matrix and SiC reinforcement manufactured using the KoBo method were investigated. The combinations of two kinds of fatigue damage mechanisms were observed. The first one governed by cyclic plasticity and related to inelastic strain amplitude changes and the second one expressed in a form of ratcheting based on changes in mean inelastic strain. The higher SiC content the less influence of the fatigue damage mechanisms on material behaviour was observed. Attempts have been made to evaluate an appropriate fatigue damage parameter. However, it still needs further improvements.

PL

W artykule zaprezentowano wyniki mechanicznych badań w warunkach zmęczenia oraz badań mikrostrukturalnych przed i po testach zmęczeniowych. Badaniom poddano kompozyty o osnowie aluminiowej wzmocnionej węglikiem krzemu SiC wyprodukowane przy użyciu metody KoBo. Zaobserwowano kombinację dwóch mechanizmów uszkodzenia zmęczeniowego. Pierwszy związany z cykliczną plastycznością, a co za tym idzie ze zmianami amplitudy odkształcenia niesprężystego oraz drugi wyrażający się w formie ratchetingu oparty na zmianach średniego odkształcenia niesprężystego. Zaobserwowano również słabnący wpływ mechanizmów uszkodzenia zmęczeniowego na zachowanie badanego kompozytu wraz ze wzrostem zawartości SiC. Podjęto próbę oszacowania odpowiedniego parametru uszkodzenia zmęczeniowego, jednakże wymaga on dalszych udoskonaleń.

Słowa kluczowe

EN

fatigue; damage; metal matrix composites; microstructure

PL

zmęczenie; uszkodzenia; kompozyty metaliczne; mikrostruktura

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, iss. 1
• Strony: 101--105
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11, rys.

Twórcy

autor

Rutecka A.

• Institute of Fundamental Technological Research of The Polish Academy of Sciences (IPPT PAN), 5b Pawińskiego Str., 02-106 Warsaw, Poland

autor

Kowalewski Z. L.

• Institute of Fundamental Technological Research of The Polish Academy of Sciences (IPPT PAN), 5b Pawińskiego Str., 02-106 Warsaw, Poland
• Motor Transport Institute, Warsaw, Poland

autor

Makowska K.

• Motor Transport Institute, Warsaw, Poland

autor

Pietrzak P.

• Motor Transport Institute, Warsaw, Poland

autor

Dietrich L.

• Institute of Fundamental Technological Research of The Polish Academy of Sciences (IPPT PAN), 5b Pawińskiego Str., 02-106 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] G. Socha, Experimental investigations of fatigue cracks nucle-ation, growth and coalescence in structural steel, International Journal of Fatigue 25, 139-147 (2003).
• [2] G. Socha, Prediction of fatigue life on the basis of dam-age progress rate curves, International Journal of Fatigue 26, 339-347 (2004).
• [3] Z. L. Kowalewski, L. Dietrich, D. Kukla, P. Grzywna, T. Szymczak, Fatigue damage indicators and their measures (in polish), Energetyka, Problemy Energetyki i Gospodarki Paliwowo-Energetycznej 65, 11/701, 706-710 (2012).
• [4] A. Fatemi, L. Yang, Cumulative fatigue damage and life pre-diction theories: a survey of the state of art for homogenous materials, International Journal of Fatigue 20(1), 9-34 (1998).
• [5] Z. Azari, M. Lebienvenu, G. Pluvinage, Functions of damage in low-cycle fatigue, Advances in Fracture Research (ICF 6), 3, Pergamon Press, Oxford, 1815-1821 (1984).
• [6] L. Dietrich, D. Kukla, Damage development and mechanical properties degradation of P54T steel under high cycle fatigue, internal report (in polish) (2009).
• [7] G. Socha, L. Dietrich, A fatigue damage indicator parame-ter for P91 chromium-molybdenum alloy steel and fatigue pre-damaged P54T carbon steel, Fatigue & Fracture of Engi-neering Materials & Structures 37, 195-205 (2014).
• [8] A. Rutecka, Z. L. Kowalewski, K. Pietrzak, L. Dietrich, K. Makowska, J. Woźniak, M. Kostecki, W. Bochniak, A. Olszyna, Damage development of Al/SiC metal matrix composite under fatigue, creep and monotonic loading conditions, Procedia En-gineering 10, 1420-1425 (2011).
• [9] A. Korbel, W. Bochniak, Method of Plastic Forming of Materials, U.S. Patent No. 5, 737, 959 (1997).
• [10] W. Bochniak, A. Korbel, KOBO - type forming: forging of metals under complex conditions of the process. J. Mat. Process. Techn. 134, 120-134 (2003).
• [11] J. Woźniak, M. Kostecki, K. Broniszewski, W. Bochniak, A. Olszyna, Influence of Technology Parameters on Properties of AA6061/SiC Composites Produced by KoBo Method, World Academy of Science, Engineering and Technology 68, 75-79 (2012).