Analysis of the effect of hardened surface layer on the crack driving force in bending of titanium alloy

• Autorzy: Ziaja W.

Warianty tytułu

PL

Analiza numeryczna oddziaływania umocnionej warstwy wierzchniej na siłę napędową rozwoju pęknięcia w próbie zginania stopu tytanu

• Konferencja: Inżynieria Powierzchni, INPO 2008 ( VII; 02-05.12.2008; Wisła-Jawornik, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the paper two dimensional finite element analysis of the four point Bendig test of surface modified titanium alloy with the crack penetrating hardened layer was carried out. The effect of the coating thickness and stiffness, residua stresses in the coating, yield strength of substrate material and yield properties of diffusion hardened layer on crack driving force was determined. The results could be used for selection of parameters of surface layer with complex structure in the process of the design of load bearing components against fracture.

PL

W pracy przeprowadzono symulację metodą elementów skończonych próby czteropunktowego zginania stopu tytanu Ti-6Al-4V z utwardzoną warstwą wierzchnią. Poddano analizie przypadek z pęknięciem występującym w powłoce sprężystej z wierzchołkiem w obrębie utwardzonej warstwy dyfuzyjnej. W analizie określono wpływ parametrów modyfikowanej warstwy wierzchniej - grubości powłoki, głębokości warstwy dyfuzyjnej, właściwości wytrzymałościowych powłoki, warstwy dyfuzyjnej i materiału podłoża, naprężeń własnych w powłoce - na wartość siły uogólnionej, wyrażonej całką J, działającej na szczelinę w obciążonym elemencie o określonej geometrii.

Słowa kluczowe

PL

stop tytanu Ti-6Al-4V; zginanie; analiza numeryczna; oddziaływanie warstwy wierzchniej na siłę napędową rozwoju pęknięć

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 29, nr 6
• Strony: 835--838
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Ziaja W.

• Department of Materials Science, The Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Rzeszow University of Technology,

Bibliografia

• [1] Leyens C., Peters M. (eds): Titanium and Titanium Alloys, Wiley-VCH GmbH & Co. KGaA (2003).
• [2] Wierzchoń T.: Structure and properties of multicomponent and composite layers produced by combined surface engineering methods, Surface and Coatings Technology 180-181 (2004) 458-464.
• [3] Zhecheva A., Sha W., Malinov S., Long A.: Enhancing the microstructure and properties of titanium alloys through nitriding and other surfach engineering methods, Surface and Coatings Technology 200 (2005) 2192- 2207.
• [4] Liu X., Chu P.K., Ding C.: Surface modification of titanium, titanium alloys, and related materials for biomedical applications, Materials Science and Engineering R47 (2004) 49-121.
• [5] Bemporad E., Sebastiani M., Casadei F., Carassiti F.: Modelling, production and characterisation of duplex coatings (HVOF and PVD) on Ti-6Al-4V substrate for specific mechanical applications, Surface and Coatings Technology 201 (2007) 7652-7662.
• [6] Baragetti S., La Vecchia G. M., Terranova A.: Fatigue behaviour and FEM modelling of thin-coated components, International Journal of Fatigue 25 (2003) 1229-1238.
• [7] Yilbas B. S., Hashmi M. S. J.: Laser treatment of Ti-6Al-4V alloy prior to plasma nitriding, Journal of Materials Processing Technology 103 (2000) 304-309.
• [8] Bell T., Dong H., Sun Y.: Realizing the potential of duplex surfach engineering, Tribology International 31 (1998) 127-137.
• [9] Sobiecki J. R., Wierzchoń T.: Structure and properties of plasma carbonitrided Ti–6Al–2Cr–2Mo alloy, Surface and Coatings Technology 200 (2006) 4363-4367.
• [10] Borgioli F., Galvanetto E., Fossati A., Pradelli G.: Glow-discharge and furnace treatments of Ti-6Al-4V, Surface and Coatings Technology 184 (2004) 255–262.
• [11] Bansal P., Shipway P.H., Leen S.B.: Finite element modelling of the fracture behaviour of brittle coatings Surface and Coatings Technology 200 (2006) 5318-5327.
• [12] Apalak M. K., Tasdemirci A.: Non-linear elastic stresses in a thin hard coating/an elastic substrate system subjected to a surface pressure distribution, Journal of Materials Processing Technology 190 (2007) 263-281.
• [13] Ziaja W., Sieniawski J.: Tensile deformation behaviour of the titanium alloy with hard elastic coating, Advanced Engineering Materials 8 (2006) 205-208.
• [14] ADINA – Theory and Modeling Guide, ADINA R&D, Inc., Watertown MA, (2004).
• [15] Rouzaud A., Barbier E., Ernoult J., Quesnel E.: A method for elastic moduluj measurements of magnetron sputtered thin films dedicated to mechanical applications, Thin Solid Films 270 (1995) 270-274.
• [16] Chinmulgund M., Inturi R. B., Barnard J. A.: Effect of Ar gas pressure on growth, structure and mechanical properties of sputtered Ti, Al, TiAl and Ti3Al films, Thin Solid Films 270 (1995) 260-263.
• [17] Gołębiewski M., Krużel G., Major R., Mróz W., Wierzchoń T., Ebner R., Major B.: Morphology of titanium nitride produced using glow discharge nitriding, laser remelting and pulsed laser deposition, Materials Chemistry and Physics 81 (2003) 315-318.
• [18] Zhao Y., Tryon R.: Automatic 3-D simulation and micro-stress distribution of polycrystalline metallic materials, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering 193 (2004) 3919-3934.
• [19] Kolednik O.: The yield stress gradient effect in inhomogeneous materials, International Journal of Solids and Structures 37 (2000) 781-808.
• [20] Cheng Y.T., Cheng C.M., Scaling relationships in conical indentation of elastic-perfectly plastic solids, International Journal of Solids and Structures 36 (1999) 1231-1243.