Quasi-static and dynamic tensile properties of Ti-6Al-4V alloy

• Autorzy: Wojtaszek M. , Śleboda T. , Czulak A. , Weber G. , Hufenbach W. A.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amm-2013-0145

Warianty tytułu

PL

Własności mechaniczne stopu Ti-6Al-4V w quasi-statycznych oraz dynamicznych warunkach odkształcenia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Ti-6Al-4V alloy is widely used, mainly in aircraft industry, due to its low density, excellent corrosion/oxidation resistance and attractive mechanical properties. This alloy has relatively low formability, so forming parts of complex geometries out of this alloy requires precisely controlled thermomechanical processing parameters. In industrial conditions Ti-6Al-4V alloy is usually processed by forging or extrusion. Ti-6Al-4V alloy is applied for structural parts of aircrafts, which are often exposed to variable loads and high or cyclically changing strain rates. Moreover, Ti-6Al-4V alloy is often used for structural parts providing good ballistic performance. That is why the knowledge of the mechanical behaviour of this alloy under dynamic conditions is important. This work is aimed at the analysis of Ti-6Al-4V alloy behaviour under quasi-static and dynamic deformation conditions. Both dynamic and quasi-static tensile tests were performed in this research. Moreover, ARAMIS system, a non-contact and material independent measuring system providing accurate 2D displacements, surface strain values and strain rates, was applied. The influence of tensile test strain rate on chosen mechanical properties of the investigated alloy was also discussed. The investigations showed a significant influence of processing strain rate on the mechanical behaviour of Ti-6Al-4V alloy.

PL

Stop Ti-6A1-4V jest szeroko stosowany głównie w przemyśle lotniczym ze względu na niski ciężar właściwy, dużą odporność na korozję oraz wysokie własności mechaniczne. Ze względu na stosunkowo małą podatność do odkształceń plastycznych stopu Ti-6A1-4V. kształtowanie części o skomplikowanej geometrii z tego stopu wymaga bardzo dokładnego doboru warunków przeróbki cieplno-mechanicznej. W warunkach przemysłowych stop ten jest najczęściej kształtowany w procesach kucia lub wyciskania, które charakteryzują się różnymi zakresami prędkości odkształcania wsadu. Zastosowanie stopu Ti-6A1-4V obejmuje w dużej mierze wytwarzanie odpowiedzialnych elementów konstrukcji lotniczych, które są eksponowane na zmienne obciążenia w warunkach wysokich lub cyklicznie zmiennych prędkości, oraz które często muszą charakteryzować się doskonałymi parametrami balistycznymi. Dlatego istotna w przypadku przedmiotowego materiału jest znajomość charakterystyk jego zachowania w warunkach obciążeń dynamicznych. Zauważyć można, że w odróżnieniu od danych otrzymanych w statycznych warunkach, ilość publikowanych informacji na ten temat jest niewielka. W pracy przeprowadzono próby jednoosiowego roz- ciągania próbek ze stopu Ti-6A1-4V, które prowadzono przy dużych prędkościach odkształcenia oraz, celem porównania, w warunkach quasi-statycznych. Do analizy wykorzystano system do bezkontaktowych trójwymiarowych pomiarów odkształceń ARAMIS. Badano wpływ prędkości odkształcenia na wybrane własności mechaniczne stopu, obserwacji i analizie poddano także powstałe podczas realizacji próby rozciągania powierzchnie zniszczenia.

Słowa kluczowe

EN

titanium alloy; mechanical behaviour; quasi-static conditions; dynamic conditions; tensile tests

PL

stop tytanu; własności mechaniczne; warunki quasi-statyczne; warunki dynamiczne; próby rozciągania

• 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: 2013
• Tom: Vol. 58, iss. 4
• Strony: 1261--1265
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Wojtaszek M.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Śleboda T.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Czulak A.

• Technische Universitat Dresden, Institute of Lightweight Engineering and Polymer Technology (ILK)

autor

Weber G.

• Technische Universitat Dresden, Institute of Lightweight Engineering and Polymer Technology (ILK)

autor

Hufenbach W. A.

• Technische Universitat Dresden, Institute of Lightweight Engineering and Polymer Technology (ILK)

Bibliografia

• [1] M. J. Donachie Jr., (Ed.), Titanium and Titanium Alloys Source Book; American Society of Metals; Metals Park, OH, 265-269 (1982).
• [2] S. L. Semiatin, V. Seetharaman, I. Weiss, Flow behavior and globularization kinetics during hot working of Ti-6Al-4Vwithacolony alpha microstructure; Mater. Sci. Eng. A263, 257-271 (1999).
• [3] P. D. Nicolau, S. L. Semiatin, Effect of Strain-Path Reversal on Microstructure Evolution and Cavitation during Hot Torsion Testing of Ti-6Al-4V; Metal and Mat. Trans. A 38, 3023-3031 (2007).]
• [4] R. M. Miller, T. R. Bieler, S. L. Semiatin, Flow softening during hot working of Ti-6Al-4Vwithalamellar colony microstructure; Scr. Mater. 40, 1387-1393 (1999).
• [5] J. Luo, M. Li, W. Yu, H. Li, Effect of the strain on processing maps of titanium alloys in isothermal compression; Materials Science and Engineering A 504, 90-98 (2009).
• [6] E. B. Shell, S. L. Semiatin, Effect of initial microstructure on plastic flow and dynamic globularization during hot working of Ti-6Al-4V; Metall. Mater. Trans. A 30, 3219-3229 (1999).
• [7] T. Furuhara, B. Poorganji, H. Abe, T. Maki, Dynamic Recovery and Recrystallization in Titanium Alloys by Hot Deformation; JOM 59, 1, 64-67 (2007).
• [8] Y. V. R. K. Prasad, T. Seshacharyulu, S. C. Medeiros, W. G. Frazier, Astudy of beta processing of Ti-6Al-4V: Is it trivial?; J. Eng. Mat & Technol. 123, 3, 355-360 (2001).
• [9] T. Seshacharyulu, S. C. Medeiros, W.G. Frazier, Y. V. R. K. Prasad, Hot working of commercial Ti-6Al-4Vwith an equiaxed microstructure: materials modeling considerations; Mater. Sci. Eng. A284, 184-194 (2000).
• [10] A. Łukaszek-Sołek, T. Śleboda, J. Krawczyk, P. Bała, M. Wojtaszek, The analysis of forging of Ti-6Al-4Valloy under various thermomechanical conditions; in: Proc. 14th international conference on Metal Forming; Wiley-VCH Verlag Gmb H & Co. KGa A, (Steel Research International; spec. ed.), Krakow (2012), 139-142.
• [11] G. A. Salishchev, S. V. Zerebtsov, S. Yu. Mironov, S. L. Semiatin, Formation of grain boundary misorientation spectrum in alpha-beta titanium alloys with lamellar structure under warm and hot working; Materials Science Forum 467-470, 501-506 (2004).
• [12] W. Hufenbach, A. Langkamp, A. Hornig, C. Ebert, Experimental determination of the strain rate dependent out of-plane shear properties of textile-reinforced composites; 17th European Conference on Composite Materials (ICCM 17), Edinburgh 2009.
• [13] C. Ebert, W. Hufenbach, A. Langkamp, M. Gude, Modelling of strain rate dependent deformation behaviour of polypropylene; Polymer Testing 30, 183-187 (2011).
• [14] D. A. Serban, G. Weber, L. Marsavina, V. V. Silberschmidt, W. Hufenbach, Tensile properties of semi-crystalline thermoplastic polymers: Effects of temperature and strain rates; Polymer Testing 32, 413-425 (2013)