Isothermal high-temperature fatigue behaviour of a near-γ titanium aluminide alloy
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Hans-Jürgen Christ
Abstract
The high-temperature fatigue behaviour of smooth cylindrical specimens of a near-γ-TiAl alloy with duplex microstructure was studied performing total-strain-controlled low-cycle-fatigue tests in the temperature range 500 – 750 °C. The tests were run in air and high vacuum. Mean stress, environmental degradation (oxygen- and hydrogen-induced embrittlement) and plastic strain range were identified to be the most significant parameters affecting damage evolution. The cyclic stress– strain response was found to depend strongly and characteristically on temperature. Below the brittle-to-ductile-transition temperature (TBD) of about 650 °C, cyclic deformation leads to a pronounced initial hardening manifesting itself in an increase of stress amplitude and a decrease of plastic strain range. Conversely, cyclic deformation curves from tests performed above TBD show a marked state of saturation which is established already after few cycles. With increasing temperature, fatigue life decreases in vacuum. However, testing in air not only decreases fatigue life tremendously as compared to vacuum, but also leads to an inverse temperature effect, i. e., the number of cycles to failure increases with temperature.
Abstract
Das Hochtemperaturermüdungsverhalten von glatten zylindrischen Proben einer γ-TiAl-Legierung mit Duplexgefüge wurde in gesamtdehnungsgeregelten Ermüdungsversuchen im Temperaturbereich 500 – 750 °C untersucht. Die Versuche wurden in Luft und in Hochvakuum durchgeführt. Als die wichtigsten Parameter für die Schädigungsentwicklung konnten Mittelspannung, Umgebungseinfluss (sowohl sauerstoff- als auch wasserstoffinduzierte Versprödung) und plastische Dehnungsschwingbreite identifiziert werden. Das zyklische Spannung–Dehnung-Verhalten erwies sich als stark und in charakteristischer Weise von der Temperatur abhängig. Unterhalb der Spröd– duktil-Übergangstemperatur (TBD), die bei der betrachteten Legierung etwa 650 °C beträgt, führt die zyklische Verformung zu einer ausgeprägten Anfangsverfestigung, was sich in einer Zunahme der Spannungsamplitude und einer Abnahme der plastischen Dehnungsschwingbreite äußert. Umgekehrt zeigen dieWechselverformungskurven der Versuche, die oberhalb von TBD durchgeführt wurden, einen Zustand zyklischer Sättigung, der bereits nach wenigen Lastwechseln eingestellt wird. Eine Zunahme der Temperatur führt zu einer Abnahme der Ermüdungslebensdauer in Vakuum. Luft als Umgebungsmedium reduziert die Lebensdauer im Vergleich zu Vakuum sehr stark und führt zu einem gegenläufigen Temperatureffekt: die Bruchzyklenzahl steigt mit zunehmender Temperatur.
Dedicated to Professor Dr. Otmar Vöhringer on the occasion of his 65th birthday
References
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© 2003 Carl Hanser Verlag, München
Artikel in diesem Heft
- Frontmatter
- Editorial
- Editorial
- Articles/Aufsätze
- On the dislocation mechanisms of dynamic strain ageing in fatigued plain carbon steels
- Effect of the γ’ volume fraction on the creep strength of Ni-base superalloys
- Auswirkung von Ausscheidungen auf das bestrahlungsinduzierte Schwellverhalten und die Hochtemperaturversprödung in dem austenitischen Stahl X10 CrNiMoTiB 15 15
- Fatigue life and cyclic deformation behaviour of quenched and tempered steel AISI 4140 at two-step stress- and total-strain-controlled push–pull loading
- Untersuchungen zur Anrisslebensdauervorhersage gekerbter Proben mit dem örtlichen Konzept am Beispiel des Stahls Cm15
- Bewertung des Ermüdungsverhaltens von Radstählen anhand von Dehnungs-, Temperatur- und Widerstandsmessungen
- On the nature of internal interfaces in tempered martensite ferritic steels
- Ermittlung von Grenzformänderungskurven an laser- und elektronenstrahlgeschweißten Stahlblechplatinen
- Point defects, precipitates and the strength anomaly in ordered Fe–Al alloys
- Isothermal high-temperature fatigue behaviour of a near-γ titanium aluminide alloy
- Slow fatigue crack growth in 2024-T3 and Ti-6Al-4V at low and ultrasonic frequency
- Structural evolution during the cycling of NiTi shape memory alloys
- Phase transformations due to isochronal annealing of Mg – rare earth – Sc–Mn squeeze cast alloys
- Isothermal strain-controlled quasi-static and cyclic deformation behavior of magnesium wrought alloy AZ31
- Microstructure of die-cast alloys Mg–Zn–Al(–Ca): a study by electron microscopy and small-angle neutron scattering
- TEM study of the dislocation structure at the transition from discontinuous to viscous glide in Cu–Al and Cu–Mn alloys at elevated temperatures
- Application of electron backscatter diffraction in the SEM to textural problems of coated high-temperature superconductors
- Oxide dispersion-strengthened silver: manufacturing and properties
- Integrative finite element simulation of the rolling of Al alloys with coupled dislocation density and texture models
- Microstructure, surface topography and mechanical properties of slip cast and powder injection moulded microspecimens made of zirconia
- Thermisch leitfähig modifizierte Funktionskunststoffe
- Tailoring nanocrystalline materials towards potential applications
- High-strength Cu–Ti-rich bulk metallic glasses and nano-composites
- Nanoskalige Schutzschichten für hochbeanspruchte Werkzeuge und Bauteile
- Prediction of the critical conditions for dynamic recrystallization in metals
- Notifications/Mitteilungen
- Personal/Personelles
- Conferences/Konferenzen
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