Wpływ szybkości deformacji oraz temperatury na lepko-plastyczne właściwości komercyjnie czystego tytanu oraz stopu Ti6Al4V

• Autorzy: Moćko W.

Identyfikatory

DOI

10.5604/20815891.1157781

Warianty tytułu

EN

Influence of Strain Rate and Temperature on the Visco-Plastic Properties of Commercially Pure Titanium and Ti6Al4V Titanium Alloy

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W publikacji przedstawiono wyniki badań dotyczących lepko-plastycznych właściwości komercyjnie czystego stopu tytanu oraz stopu Ti6Al4V. Analiza została przeprowadzona dla szerokiego zakresu szybkości odkształcania od 2 × 10⁻⁴s⁻¹ to 2 × 10³s⁻¹ z wykorzystaniem maszyny wytrzymałościowej oraz pręta Hopkinsona, odpowiednio w quasi-statycznym i dynamicznym zakresie obciążeń. Wpływ temperatury na krzywe ściskania został wyznaczony w zakresie temperatur od 23 do 400°C przy wykorzystaniu pręta Hopkinsona wyposażonego w piec. Na podstawie otrzymanych wyników przeprowadzono kalibrację współczynników modelu Johnsona–Cooka (J–C) opisującego lepko-plastyczne właściwości badanych materiałów. Badania właściwości mechanicznych zostały poparte analizą mikrostrukturalną, w celu określenia wpływu temperatury i szybkości odkształcania na mechanizm odkształcania.

EN

The paper presents results of tests concerning visco-plastic properties of commercially pure titanium and Ti6Al4V titanium alloy. The analyses were carried out at wide range of strain rates from 2 × 10⁻⁴s⁻¹ to 2 × 10³s⁻¹ using servo-hydraulic testing machine and Hopkinson bar at quasi-static and dynamic range of loadings, respectively. The influence of temperature on the compressive curves was determined within the range of temperatures from 23°C to 400°C applying Hopkinson bar equipped with temperature chamber. Taking into account obtained results, the coefficients of Johnson–Cook (JC) constitutive model were calibrated. Mechanical investigations were accompanied by microstructural analysis in order to determine influence of temperature and rate of deformation on the plastic deformation mechanisms.

Słowa kluczowe

PL

mechanika; stopy tytanu; pręt Hopkinsona; właściwości lepko-plastyczne; model konstytutywny

EN

mechanical engineering; titanium alloys; Hopkinson bar; viscoplastic behaviour; constitutive model

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 6, Nr 2 (20)
• Strony: 99--112
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., il., wykr.

Twórcy

autor

Moćko W.

• Instytut Transportu Samochodowego, ul. Jagiellońska 80, 03-301 Warszawa

Bibliografia

• [1] Kamkar N., Bridier F., Jedrzejowski P., Bocher P., Water droplet impact erosion damage initiation in forged Ti-6Al-4V, Wear, 322-323, pp. 192-202, 2015.
• [2] Davies P., Whittaker M., Thomas M., Development of a new alpha/beta titanium alloy for gas turbine aerofoils, Materials Science and Technology Conference and Exhibition 2013, 4, pp. 2975-2982, 2014.
• [3] Zhao M., Application of titanium metal materials and bone tissue engineering in exercise-induced bone injury repair, Advanced Materials Research, 908, pp. 51-54, 2014.
• [4] Titanium Valves and Lightweight Valve Train Components, www.delwestusa.com.
• [5] Garud V., Arankalle A., Titanium – A futuristic material for vehicle exhaust system and powertrain components, SAE Technical Papers, vol. 4, 2014 SAE International Conference on Automotive Materials and Manufacturing, AM and M, Pune, India, 2014.
• [6] Pereira J.M., Revilock D.M., Ruggeri C.R., Emmerling W.C., Altobelli D.J., Ballistic impact testing of aluminum 2024 and titanium 6al-4v for material model development, Journal of Aerospace Engineering, 27, pp. 456-465, 2014.
• [7] Moćko W., Wojciechowski A., Ornowski M., Perspektywy rozwoju rynku samochodów elektrycznych w najbliższych latach, Transport Samochodowy, 1/2011, s. 63-71, 2011.
• [8] Nagórski Z., Gradienty temperatury w zaworach wylotowych podczas symulacji „zimnego” rozruchu silnika spalinowego, Journal of KONES Powertrain and Transport, 13/3, s. 233-244, 2006.
• [9] Choudhury A., Blum M., Economical production of titanium-aluminide automotive valves using cold wall induction melting and centrifugal casting in a permanent mold, Vacuum, 47, pp. 829-831, 1996.
• [10] Johnson G.R., Cook W.H., A constitutive model and data for metals subjected to large strains, high strain rates and high temperatures, Proceedings of Seventh International Symposium on Ballistics, The Hague, The Netherlands, pp. 541-547, 1983.
• [11] Kolsky H., An investigation of the mechanical properties of materials at very hign rates of deformation of loading, Proc. Phys. Soc., 62B, pp. 647-700, 1949.
• [12] Moćko W., Kowalewski Z.L., Zastosowanie wybranych równań konstytutywnych do opisu właściwości mechanicznych stali wysokoazotowej typu VP159, Modelowanie Inżynierskie, 42, s. 203-210, 2012.
• [13] Lindholm U., Yeakley L., High strain-rate testing: Tension and compression, Experimental Mechanics, 8, pp. 1-9, 1968.
• [14] Lacki P., Adamus J., Więckowski W., Winowiecka J., Evaluation of drawability of titanium welded sheets, Archives of Metallurgy and Materials, 58, pp. 139-143, 2013.
• [15] Calamaz M., Coupard D., Girot F., A new material model for 2D numerical simulation of serrated chip formation when machining titanium alloy Ti–6Al–4V, International Journal of Machine Tools & Manufacture, 48, pp. 275-288, 2008.
• [16] Meyer H.W., Kleponis D.S., Modeling the high strain rate behavior of titanium undergoing ballistic impact and penetration, International Journal of Impact Engineering, 26, pp. 509-521, 2001.
• [17] Johnson G.R., Strength and Fracture Characteristics of a Titanium Alloy (.06AI, .04V) Subjected to Various Strains, Strain Rates, Temperatures and Pressures, NSWC TR 86-144, 1985.
• [18] Nemat-Nasser S., Guo W.G., Cheng J.Y., Mechanical properties and deformation mechanisms of a commercially pure titanium, Acta Mater., 47, pp. 3705-3720, 1999.
• [19] Zaefferer S., A study of active deformation systems in titanium alloys: dependence on alloy composition and correlation with deformation texture, Materials Science and Engineering: A, 344, pp. 20-30, 2003.

Uwagi

PL

Badania przedstawione w niniejszej publikacji zostały przeprowadzone w ramach projektu sfinansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju (GRAF-TECH/NCBR/14/26/2013).