Modelling of microstructure and deformation behaviour of two-phase titanium alloy

• Autorzy: Ziaja W. , Ossowski M. , Motyka M.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie mikrostruktury i procesu odkształcania dwufazowego stopu tytanu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the paper the model of surface treated titanium alloy was worked out to be used in two dimensional finite element analysis of four point bending test. Different strength properties were assigned to hard compound layer, diffusion strengthened layer and the substrate. Serrated character of the interface between compound and diffusion layers was also modelled. Nume-rically determined load-deflection curves were compared with experimental data obtained for specimens after glow discharge assisted surface treatment. The influence of surface layer morphology and properties on the local stress distribution was analyzed. The models developed allow to estimate the effect of individual microstructure constituents on the deformation behaviour of two-phase titanium alloy.

PL

W pracy przedstawiono model stopu tytanu poddanego obróbce powierzchniowej, który zastosowano w symulacji próby zginania czteropunktowego metodą elementów skończonych. W modelu uwzględniono różne właściwości mechaniczne strefy faz azotkowych, strefy dyfuzyjnej oraz materiału podłoża. Wyznaczone numerycznie krzywe obciążenie-ugięcie porównano z danymi doświadczalnymi otrzymanymi dla próbek poddanych procesom obróbki powierzchniowej w warunkach wyładowania jarzeniowego. Poddano analizie wpływ właściwości materiału w poszczególnych strefach warstwy wierzchniej oraz amplitudy i odstępu nierówności na granicy warstwa azotkowa-podłoże na lokalny rozkład naprężeń zredukowanych.

Słowa kluczowe

PL

stop tytanu; obróbka powierzchniowa; proces odkształcania dwufazowego; metoda elementów skończonych

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 30, nr 5
• Strony: 437--440
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Ziaja W.

autor

Ossowski M.

autor

Motyka M.

• Rzeszow University of Technology, Department of Materials Science,

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 micros tructure and properties of titanium alloys through nitriding and other surface 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] Tokaji K., Ogawa T., Shibata H.: The effects of gas nitriding on fatigue behavior in titanium and titanium alloys. Journal of Materials Engineering and Performance 8 (1999) 159-167.
• [6] Kralya V. O., Molyar O. H., Khimko A. M., Puhachevs’kyi D. O.: Fatigue characteristics of VT22 titanium alloy with wear-resistant coatings. Materials Science 42 (2006) 853-857.
• [7] Sobiecki J. R., Wierzchoń T.: Structure and properties of plasma carbonitrided Ti-6Al-2Cr-2Mo alloy. Surface and Coatings Technology 200 (2006) 4363-4367.
• [8] 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.
• [9] Moskalewicz T., Zimowski S., Kitano Y., Wierzchom T., Czyrska-Filemonowicz A.: Microstructure and properties of the oxynitrided Ti-6Al-4V alloy. Kovove Mater. 44 (2006) 133-138.
• [10] Yilbas B. S., Sunar M., Gasem Z., Abdul Aleem B. J.: Laser gas assisted nitriding and TiN coating of Ti-6Al-4V alloy: Experimental and numerical investigation of mechanical properties. Journal of Materials Processing Technology 209 (2009) 1199–1208.
• [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] Ziaja W., Sieniawski J.: Tensile deformation behaviour of the titanium alloy with hard elastic coating. Advanced Engineering Materials 8 (2006) 205-208.
• [13] ADINA – Theory and Modeling Guide, ADINA R&D, Inc., Watertown MA (2004).
• [14] Goh C.-H., Wallace J. M., Neu R. W., McDowell D. L.: Polycrystal plasticity simulations of fretting fatigue. International Journal of Fatigue 23 (2001) S423-S435.
• [15] Rouzaud A., Barbier E., Ernoult J., Quesnel E.: A method for elastic modulus 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.