Crack growth in ultrafine-grained AA6063 produced by equal-channel angular pressing

Meyer, Lothar; Sommer, Kristin; Halle, Thorsten; Hockauf, Matthias

doi:10.1007/s10853-008-2725-8

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“…Additionally, striations are clearly visible. Such signs of "micro-damage" have also been observed for other ECAP-processed aluminum alloys [16]. They were interpreted as the severely strain-hardened material is not being able to compensate the stresses at the crack tip by deforming plastically.…”

Section: Fatigue Crack Surface Analysismentioning

confidence: 55%

“…These investigations show the well-known effect of the grain or particle size on the fatigue crack growth. The grain refinement through ECAP leads to a minimized amount of crack deflection and roughness-induced crack closure, which results in higher crack propagation rates and, therefore, in minor thresholds [11][12][13][14][15][16][17][18]. In reinforced materials, particle sizes larger than 2-5 µm have a contrary effect on crack propagation: by increasing crack deflection and roughness-induced crack closure, crack propagation rates are lowered [19][20][21][22][23][24].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Influence of Particulate Reinforcement and Equal-Channel Angular Pressing on Fatigue Crack Growth of an Aluminum Alloy

Köhler

Hockauf²,

Lampke³

et al. 2015

Metals

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Abstract:The fatigue crack growth behavior of unreinforced and particulate reinforced Al 2017 alloy, manufactured by powder metallurgy and additional equal-channel angular pressing (ECAP), is investigated. The reinforcement was done with 5 vol % Al2O3 particles with a size fraction of 0.2-2 µm. Our study presents the characterization of these materials by electron microscopy, tensile testing, and fatigue crack growth measurements. Whereas particulate reinforcement leads to a drastic decrease of the grain size, the influence of ECAP processing on the grain size is minor. Both reinforced conditions, with and without additional ECAP processing, exhibit reduced fatigue crack growth thresholds as compared to the matrix material. These results can be ascribed to the well-known effect of the grain size on the crack growth, since crack deflection and closure are directly affected. Despite their small grain size, the thresholds of both reinforced conditions depend strongly on the load ratio: tests at high load ratios reduce the fatigue threshold significantly. It is suggested that the strength of the particle-matrix-interface becomes the critical factor here and that the particle fracture at the interfaces dominates the failure behavior.

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Section: Fatigue Crack Surface Analysismentioning

confidence: 55%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Influence of Particulate Reinforcement and Equal-Channel Angular Pressing on Fatigue Crack Growth of an Aluminum Alloy

Köhler

Hockauf²,

Lampke³

et al. 2015

Metals

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“…Zunahmen der Fließgrenze von circa 135% bei EN AW-7075 bis circa 400% bei EN AW-1100 gegenüber weichen, normalkörnigen Zuständen werden dargestellt. Aluminiumlegierungen im ultrafeinkörnigen Zustand zeigen neben einer Steigerung der Festigkeit eine erhöhte Risswachstumsneigung [9] während die Rissinitiierung verzögert ist [10].…”

Section: Motivationunclassified

Gradation Rolling – Technology for graded ultrafine‐grained materials

Neugebauer

Sterzing²,

Bergmann³

2010

Materialwissenschaft Werkst

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Schlüsselwörter: Inkrementelle Umformung / Hochgradig plastische Umformung / ultrafeinkörnige Zonen / Walkeffekt / Gradient / A new type of process is developed to achieve considerably enhanced mechanical properties by load adapted design resulting from a local adaption of the grain size. The new method called gradation rolling is applied to the modification of rod shaped billets. A grain size gradient with a range from coarse grained state to ultrafine-grained state is created. The forming method, its parameters and an exemplary application is described. An approach to theorise the deformation characteristics during processing is presented.

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“…Die Versuche wurden DK-geregelt bei konstanten Spannungsverhältnissen R = K min /K max in einer Resonanzprüfmaschine der Firma RUMUL durchgeführt. Die Prozedur zur Ermittlung des Schwellwertes DK th ist in [12] beschrieben. …”

Section: Untersuchungen Des Rissfortschrittsunclassified

Rissfortschritts‐ und Ermüdungsverhalten der Aluminiumlegierung EN AW‐6060 nach ECAP und nachgelagerter Wärmebehandlung

Hockauf

Meyer

Halle

et al. 2009

Materialwissenschaft Werkst

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An der warmaushärtenden Aluminiumlegierung EN AW‐6060 wurden Untersuchungen zum Rissfortschritt und zur Ermüdung nach hochgradig plastischer Verformung durch ECAP (Equal‐Channel Angular Pressing) durchgeführt. Es wurden Zustände in unterschiedlichen Stadien der Mikrostrukturfeinung und Verformungsverfestigung untersucht: ein bimodaler Zustand nach zwei sowie ein homogen ultrafeinkörniger Zustand nach acht ECAP‐Umformschritten. Zudem wurden zwei optimierte Zustände mit verbesserter Duktilität, eingestellt durch eine Kombination aus ECAP mit einer nachfolgenden kurzen Auslagerungsbehandlung, in die Untersuchungen einbezogen. Rissfortschrittsversuche im Schwellwertbereich und dem stabilen Rissfortschrittsbereich bei Lastverhältnissen von R = 0,1 bis 0,7 ergaben für die optimierten Zustände eine Verbesserung der Schwellwerte im Vergleich zu den ecapierten Zuständen, was auf erhöhte Duktilität durch die Kombination von ECAP und einer Auslagerungsbehandlung zurückgeführt wurde. Anhand von rasterelektronenmikroskopischen Analysen der Rissfortschrittsflächen sowie den aus Zugversuchen ermittelten Festigkeits‐ und Zähigkeitskennwerten konnte das Rissfortschrittsverhalten mit der Mikrostruktur und den mechanischen Eigenschaften in Verbindung gebracht werden. In Ermüdungsversuchen im Zeitfestigkeitsbereich (HCF „high cycle fatigue”︁) wurden ein ecapierter sowie ein optimierter Zustand untersucht. Für beide Zustände wurde eine deutliche Erhöhung der Ermüdungsfestigkeit im Vergleich zum Ausgangszustand festgestellt.

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Crack growth in ultrafine-grained AA6063 produced by equal-channel angular pressing

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Influence of Particulate Reinforcement and Equal-Channel Angular Pressing on Fatigue Crack Growth of an Aluminum Alloy

Influence of Particulate Reinforcement and Equal-Channel Angular Pressing on Fatigue Crack Growth of an Aluminum Alloy

Gradation Rolling – Technology for graded ultrafine‐grained materials

Rissfortschritts‐ und Ermüdungsverhalten der Aluminiumlegierung EN AW‐6060 nach ECAP und nachgelagerter Wärmebehandlung

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