Influence of microstructure on fatigue fracture of Ti–2.5Cu alloy

• Autorzy: Hepner M. , Rozumek D.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2018.2.6

Warianty tytułu

PL

Wpływ mikrostruktury na pękanie zmęczeniowe stopu Ti–2,5Cu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the test results obtained for fatigue crack growth in Ti–2.5Cu alloy subjected to bending in notched specimens. The tested specimens were subjected to various variants of heat treatment. The tests were performed at the fatigue test stand MZGS-100 under loading frequency 28.4 Hz. The study was conducted for a constant amplitude of moment Ma = 11.2 N∙m and different values of stress ratio R = –1 and 0. Influence of the microstructure on the crack paths in plane specimens was observed. The propagation of the main crack in the two-phase structure takes place both transcrystallinely through α phase grains and through the boundaries of the grains in metastable phase precipitation areas, whereas the propagation of the side cracks takes place along the precipitates of the coniferous phase. In the material after supersaturation and ageing at a temperature of 415°C, after Nf = 12 000 cycles (R = 0), no side cracks were observed, and the main crack develops in both phases that form the microstructure shown in Figure 10. A different fracture mechanism occurs for the material after supersaturation and ageing (Nf = 11 000 cycles) at a temperature of 760°C. In this case, an irregular path of the main crack is observed, whose direction in the micro-areas is determined by the precipitates of the intermetallic phase (Fig. 11). From the beginning of the main crack and along its entire length, numerous side cracks develop that are over 150 μm in length. The components of the structure that facilitate the propagation of cracks and determine their direction are clusters of Ti2Cu precipitates on the boundaries of α phase. In case of this alloy, the impact of the mean stress value during cyclic testing decreases fatigue life considerably.

PL

Celem pracy była ocena trwałości zmęczeniowej stopu Ti–2,5Cu (IMI230) po różnej obróbce cieplnej oraz określenie różnic w mechanizmie propagacji pęknięć zmęczeniowych uwarunkowanych odmienną mikrostrukturą.

Słowa kluczowe

EN

titanium alloy; microstructure; heat treatment; fatigue fracture

PL

stopy tytanu; mikrostruktura; obróbka cieplna; pękanie zmęczeniowe

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 39, nr 2
• Strony: 84--89
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Hepner M.

• Faculty of Mechanical Engineering, Opole University of Technology

autor

Rozumek D.

• Faculty of Mechanical Engineering, Opole University of Technology

Bibliografia

• [1] Metham G. W.: The development of gas turbine materials. Applied Science Publishers Ltd (1981).
• [2] Charles J. A., Crane F. A. A., Furness J. A. G.: Selection and use of engineering materials. Red Educational and Professional Publishing Ltd (2001) 252÷253.
• [3] Kikuchi M., Takada Y., Kivosue S., Yoda M.: Mechanical properties and microstructures of cast Ti–Cu alloys. Dental Materials 19 (3) (2003) 174÷181.
• [4] Pripanapong P., Tachai L.: Microstructure and mechanical properties of sintered Ti–Cu alloys. Advanced Materials Research 93-94 (2010) 99÷104.
• [5] Otsuka H., Takahashi K., Fujii H., Mori K.: Development of Ti–Cu alloy sheets for automobile exhaust system. Nippon Steel & Sumitomo Metal Technical Reports 106 (2014).
• [6] Zwikker U.: Titan i jego splavy. Izd. Metallurgija, Moskwa (1979).
• [7] Bylica A., Sieniawski J.: Tytan i jego stopy. PWN, Warszawa (1985).
• [8] Klepacz A., Micker A., Namysło A.: Stopy tytanu o strukturze α, własności i zastosowanie. VI Ogólnopolskie Sympozjum Tytan i Jego Stopy. Mechanika 250/99, Politechnika Opolska (1999) 55÷59.
• [9] Thum A., Petersen C., Swenson O.: Verformung, Spannung und Kerbwirkung. VDI, Duesseldorf (1960).
• [10] Rozumek D.: Mieszane sposoby pękania zmęczeniowego materiałów konstrukcyjnych. Studia i Monografie, z. 241, Politechnika Opolska, Opole (2009).
• [11] Lewandowski J., Rozumek D.: Cracks growth in S355 steel under cyclic bending with fillet welded joint. Theoretical and Applied Fracture Mechanics 86 (2016) 342÷350.
• [12] Hepner M., Rozumek D.: Rozwój pęknięć zmęczeniowych w stopach Ti–2,5Cu i Ti–6Al–4V w warunkach zginania. Inżynieria Materiałowa 1 (2015) 47÷51.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).