Effect of Ductile Thermal Spray Coatings on Fatigue Performance of 7075-T651 Aluminum Alloy

Abstract

-The fatigue behaviour of 7075-T651 Al alloy with ductile aluminum thermal sprayed coatings deposited by four different commercial arc spray devices (guns) has been characterized. Coated specimens as well as polished and shot peened specimens were evaluated under fully reversed uniaxial loading at a constant amplitude of ±225 MPa. While the shot peening pretreatment was observed to increase the fatigue resistance of polished specimens, application of the coatings subsequently reduced fatigue life to below that of the original polished coupons. Changes in the residual stress state of the shot peened surface were identified as the most likely source of these reductions, even though no microstructural changes in the substrate were perceptible. Variations in fatigue life were also observed between the coatings resulting from the four spray guns. The roles of surface roughness and coating delamination in producing these decreases were investigated and stress concentrations resulting from coating delamination were identified as the primary detrimental factor affecting fatigue resistance.Résumé -On a caractérisé le comportement de fatigue de l'alliage d'Al 7075-T651 avec des revêtements ductiles d'aluminium déposés par métallisation à chaud au moyen de quatre dispositifs (fusils) commerciaux différents de fusion en arc électrique. On a évalué des échantillons revêtus ainsi que des échantillons polis et traités par grenaillage sous une charge uniaxe entièrement alternée à une amplitude constante de ± 225 MPa. Alors que l'on a observé que le prétraitement par grenaillage augmentait la résistance à la fatigue des spécimens polis, l'application des revêtements réduisait ultérieurement l'endurance au-dessous de celle des échantillons polis originaux. On a identifié des changements dans l'état de contrainte résiduelle de la surface traitée par grenaillage comme étant la source la plus probable de ces réductions, même si aucun changement de la microstructure dans le substrat n'était perceptible. On a également observé des variations dans l'endurance entre les revêtements résultant des quatre fusils de métallisation. On a investigué le rôle de la rugosité de surface et du délaminage du revêtement sur la production de ces diminutions et l'on a identifié la concentration des contraintes résultant du délaminage du revêtement comme facteur défavorable primaire affectant la résistance à la fatigue.

Aluminum and Aluminum Alloys

“…Changes in the residual stress state of the shot-peened surface were identified as the most likely source of these reductions. With the absence of microgaps at the coating-substrate interface, even after the fatigue tests and with the lowest coating roughness the equipment provided the best fatigue behavior for the Al-coated 7075-T651 Al alloy in this study [54].…”