ISSN:
0933-5137
Keywords:
Chemistry
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Polymer and Materials Science
Source:
Wiley InterScience Backfile Collection 1832-2000
Topics:
Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics
Description / Table of Contents:
Influence of Microstructure on Mechanical Properties, especially Fatigue Properties of Titanium Ti 6 Al 4 V AlloyMechanical properties, fatigue behaviour and fracture toughness, as well as micro- and macrostructure in longitudinal and transverse direction of rolled 100 mm square bars and 88 mm thick plates of the Ti-6 Al-4 V titanium alloy were investigated after different heat treatments in the α + β-field at 700°C and 955°C, as well as in the β-field at 1010°C preferably with subsequent air cooling.Annealing at 700°C with the highest content of α-phase resulted in the highest strenght while heat treatments increasing the β-content lead to lower strength. Higher strenght values are reached by water quenching than by air cooling. Directionality of mechanical properties just as of notched stress rupture decrease at higher annealing temperatures and decreasing α-contents. Fracture toughness increases at rising β-content.The high cycle fatigue strength values determined in pulsating tension testing varied between 545 and 300 N/mm2 depending on heat treatment, specimen position and mill product. Annealing at 700°C and high α-content led to higher values than heat treatment in the upper α + β-field with lower α-content. On the other hand, transformed Widmannstätten type structure with small primary grain size does not reduce the level of fatigue strength in comparison to annealing at 700°C.However β-annealing moves the transition from the decreasing to the horizontal part of the Woehler-Line of HCF strength to lower cycle numbers. Heat treatment and the resulting microstructure indicate, independently of product form und specimen position, the higher α-contents in equi-axed form to yield higher LCF strength than lower α-content in elongated transformation structures. Medium LCF values are obtained by β-annealing for Widmannstätten type structures and small grain size.
Notes:
An gewalzten 100 mm-Vierkantstäben und 88 mm dicken Platten der Titanlegierung Ti 6 Al 4 V wurden nach verschiedenen Wärmebehandlungen im α + β-Gebiet bei 700°C und 955°C sowie im β-Gebiet bei 1010°C, meist mit nachfolgender Luftabkühlung in der Hauptumformrichtung sowie quer dazu das Mikro- und Makrogefüge, die Festigkeitseigenschaften, das Ermüdungsverhalten sowie die Bruchzähigkeit untersucht.Nach Glühung bei 700°C mit dem höchsten α-Gefügeanteil ergeben sich die höchsten Festigkeitseigenschaften, während Wärmebehandlungen, die den β-Gefügeanteil steigern, zu niedrigeren Werten führen. Ein Abschrecken in Wasser läßt dabei höhere Werte als nach Luftabkühlen erreichen. Die Richtungsabhängigkeit der Festigkeits-eigenschaften nimmt ebenso wie die der Kerbzeitstandfestigkeit mit höherer Glühtemperatur und sinkendem α-Gefügeanteil ab. Die Bruchzähigkeit steigt mit zunehmendem β-Gefügeanteil.Die im Zugschwellbereich ermittelte HCF-Schwingfestigketi liegt für glatte Proben, abhängig von der Wärmebehandlung, der Probenlage und dem Halbzeug, zwischen 545 und 300 N/mm2. Glühen bei 700°C entsprechend hohem α-Gefügeanteil führen zu höheren Werten als eine Wärmebehandlung im oberen α + β-Bereich mit geringerem α-Anteil. Andererseits setzt ein durch β-Glühen erzieltes Widmannstättensches Zerfallsgefüge bei geringer Primärkorngröße die Höhe der Dauerfestigkeit im Vergleich zur Glühung bei 700°C nicht herab. Allerdings verschiebt sich nach einer β-Glühung der Übergang von der Zeit- in die Dauerfestigkeit zu niedrigeren Lastwechselzahlen und vermindert dadurch die Zeitfestigkeit.Unabhängig von der Halbzeugform und der Probenlage deutet die Wärmebehandlung und die damit in Zusammenhang stehende Gefügeausbildung darauf hin, daß hohe α-Anteile in globulitischer Form höhere Werte für die LCF-Schwingfestigkeit ergeben, als geringere α-Anteile in kurzlamellarem Umwandlungsgefüge. Nach β-Glühung zur Erzielung eines Widmannstätten'schen Gefüges und kleiner Primärkorngröße werden mittlere Werte für die LCF-Schwingfestigkeit erreicht.
Additional Material:
13 Ill.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1002/mawe.19820130703
