Skip to main content
Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A 8/2014

01.07.2014

Effect of Stress Triaxiality on the Flow and Fracture of Mg Alloy AZ31

verfasst von: Babak Kondori, A. Amine Benzerga

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A | Ausgabe 8/2014

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

The microscopic damage mechanisms operating in a hot-rolled magnesium alloy AZ31B are investigated under both uniaxial and controlled triaxial loadings. Their connection to macroscopic fracture strains and fracture mode (normal vs shear) is elucidated using postmortem fractography, interrupted tests, and microscopic analysis. The fracture locus (strain-to-failure vs stress triaxiality) exhibits a maximum at moderate triaxiality, and the strain-to-failure is found to be greater in notched specimens than in initially smooth ones. A transition from twinning-induced fracture under uniaxial loading to microvoid coalescence fracture under triaxial loading is evidenced. It is argued that this transition accounts in part for the observed greater ductility in notched bars. The evolution of plastic anisotropy with stress triaxiality is also investigated. It is inferred that anisotropic plasticity at a macroscopic scale suffices to account for the observed transition in the fracture mode from flat (triaxial loading) to shear-like (uniaxial loading). Damage is found to initiate at second-phase particles and deformation twins. Fracture surfaces of broken specimens exhibit granular morphology, coarse splits, twin-sized crack traces, as well as shallow and deep dimples, in proportions that depend on the overall stress triaxiality and fracture mode. An important finding is that AZ31B has a greater tolerance to ductile damage accumulation than has been believed thus far, based on the fracture behavior in uniaxial specimens. Another finding, common to both tension and compression, is the increase in volumetric strain, the microscopic origins of which remain to be elucidated.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Fußnoten
1
Spatial nonuniformity, notably of triaxiality, is greater after crack initiation.
 
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Stalmann A, Sebastian W, Friedrich H, Schumann S, Droder K (2001) Adv. Eng. Mater. 3:969–74 Stalmann A, Sebastian W, Friedrich H, Schumann S, Droder K (2001) Adv. Eng. Mater. 3:969–74
2.
Zurück zum Zitat Agnew SR, Tome CN, Brown DW, Holden TM, Vogel SC (2003) Scripta Mater. 48:1003–08 Agnew SR, Tome CN, Brown DW, Holden TM, Vogel SC (2003) Scripta Mater. 48:1003–08
3.
Zurück zum Zitat Koike J, Kobayashi T, Mukai T, Watanabe H, Suzuki M, Maruyama K, Higashi K (2003) Acta Mater. 51:2055–65 Koike J, Kobayashi T, Mukai T, Watanabe H, Suzuki M, Maruyama K, Higashi K (2003) Acta Mater. 51:2055–65
4.
Zurück zum Zitat Koike J (2005) Metall. Mater. Trans. A 36A:1689–96 Koike J (2005) Metall. Mater. Trans. A 36A:1689–96
5.
Zurück zum Zitat Yi SB, Davies CHJ, Brokmeier HG, Bolmaro RE, Kainer KU, Homeyer J (2006) Acta Mater. 54:549–62 Yi SB, Davies CHJ, Brokmeier HG, Bolmaro RE, Kainer KU, Homeyer J (2006) Acta Mater. 54:549–62
6.
Zurück zum Zitat Gao X, Nie JF (2007) Scripta Mater. 56:645–48 Gao X, Nie JF (2007) Scripta Mater. 56:645–48
7.
Zurück zum Zitat Capolungo L, Beyerlein IJ, Tome CN (2009) Scripta Mater. 60:32–35 Capolungo L, Beyerlein IJ, Tome CN (2009) Scripta Mater. 60:32–35
8.
Zurück zum Zitat Al-Maharbi M, Karaman I, Beyerlein IJ, Foley D, Hartwig KT, Kecskes LJ, Mathaudhu SN (2011) Mater. Sci. Eng. A 528:7616–27 Al-Maharbi M, Karaman I, Beyerlein IJ, Foley D, Hartwig KT, Kecskes LJ, Mathaudhu SN (2011) Mater. Sci. Eng. A 528:7616–27
9.
Zurück zum Zitat Pineau A (2006) Int. J. Fract. 138:139–66 Pineau A (2006) Int. J. Fract. 138:139–66
10.
Zurück zum Zitat Benzerga AA, Leblond J-B (2010) Adv. Appl. Mech. 44:169–305 Benzerga AA, Leblond J-B (2010) Adv. Appl. Mech. 44:169–305
11.
Zurück zum Zitat Barnett MR (2007) Mater. Sci. Eng. A 464:8–16 Barnett MR (2007) Mater. Sci. Eng. A 464:8–16
12.
Zurück zum Zitat Al-Samman T, Gottstein G (2008) Mater. Sci. Eng. A 488:406–14 Al-Samman T, Gottstein G (2008) Mater. Sci. Eng. A 488:406–14
13.
Zurück zum Zitat H. Watanabe: J. Mater. Eng. Perform., 2013. H. Watanabe: J. Mater. Eng. Perform., 2013.
14.
Zurück zum Zitat Marya M, Hector LG, Verma R, Tong W (2006) Mater. Sci. Eng. A 418:341–56 Marya M, Hector LG, Verma R, Tong W (2006) Mater. Sci. Eng. A 418:341–56
15.
Zurück zum Zitat Somekawa H, Singh A, Mukai T (2009) Philos. Mag. Lett. 89:2–10 Somekawa H, Singh A, Mukai T (2009) Philos. Mag. Lett. 89:2–10
16.
Zurück zum Zitat Lugo M, Tschopp MA, Jordon JB, Horstemeyer MF (2011) Scripta Mater. 64:912–15 Lugo M, Tschopp MA, Jordon JB, Horstemeyer MF (2011) Scripta Mater. 64:912–15
17.
Zurück zum Zitat Steglich D, Morgeneyer T (2013) Int. J. Fract. 183:105–12 Steglich D, Morgeneyer T (2013) Int. J. Fract. 183:105–12
18.
Zurück zum Zitat Yoo MH (1981) Metall. Trans. 12:409–18 Yoo MH (1981) Metall. Trans. 12:409–18
19.
Zurück zum Zitat Ando D, Koike J, Sutou Y (2010) Acta Mater. 58:4316–24 Ando D, Koike J, Sutou Y (2010) Acta Mater. 58:4316–24
20.
Zurück zum Zitat Somekawa H, Mukai T (2005) Effect of texture on fracture toughness in extruded AZ31 magnesium alloy. Scripta Mater. 53:541–45 Somekawa H, Mukai T (2005) Effect of texture on fracture toughness in extruded AZ31 magnesium alloy. Scripta Mater. 53:541–45
21.
Zurück zum Zitat J. Rice: in 14th International Congress on Theoretical and Applied Mechanics, W. Koiter, ed., North-Holland, Amsterdam, 1976, pp. 207–20. J. Rice: in 14th International Congress on Theoretical and Applied Mechanics, W. Koiter, ed., North-Holland, Amsterdam, 1976, pp. 207–20.
23.
Zurück zum Zitat R.T. DeHoff: in Quantitative Microscopy, R.T. DeHoff and F.N. Rhines, eds., McGraw-Hill, New York, 1968, pp. 128–48. R.T. DeHoff: in Quantitative Microscopy, R.T. DeHoff and F.N. Rhines, eds., McGraw-Hill, New York, 1968, pp. 128–48.
24.
Zurück zum Zitat Benzerga AA, Besson J, Pineau A (2004) Acta Mater. 52:4623–38 Benzerga AA, Besson J, Pineau A (2004) Acta Mater. 52:4623–38
25.
Zurück zum Zitat Benzerga AA, Besson J, Pineau A (2004) Acta Mater. 52:4639–50 Benzerga AA, Besson J, Pineau A (2004) Acta Mater. 52:4639–50
26.
Zurück zum Zitat Hosokawa A, Wilkinson DS, Kang J, Maire E (2013) Acta Mater. 61:1021–36 Hosokawa A, Wilkinson DS, Kang J, Maire E (2013) Acta Mater. 61:1021–36
27.
Zurück zum Zitat Laser T, Nurnberg M, Janz A, Hartig C, Letzig D, Schmid-Fetzer R, Bormann R (2006) Acta Mater. 54:3033–41 Laser T, Nurnberg M, Janz A, Hartig C, Letzig D, Schmid-Fetzer R, Bormann R (2006) Acta Mater. 54:3033–41
28.
Zurück zum Zitat Hort N, Huang YD, Kainer KU (2006) Adv. Eng. Mater. 8:235–40 Hort N, Huang YD, Kainer KU (2006) Adv. Eng. Mater. 8:235–40
29.
Zurück zum Zitat S. Basu and A.A. Benzerga: Unpublished research. S. Basu and A.A. Benzerga: Unpublished research.
30.
Zurück zum Zitat Chun YB, Davies CHJ (2011) Mater. Sci. Eng. A 528:4941–46 Chun YB, Davies CHJ (2011) Mater. Sci. Eng. A 528:4941–46
31.
Zurück zum Zitat Mukai T, Yamanoi M, Watanabe H, Higashi K (2001) Scripta Mater. 45:89–94 Mukai T, Yamanoi M, Watanabe H, Higashi K (2001) Scripta Mater. 45:89–94
32.
Zurück zum Zitat Bron F, Besson J, Pineau A (2004) Mater. Sci. Eng. A 380:356–64 Bron F, Besson J, Pineau A (2004) Mater. Sci. Eng. A 380:356–64
33.
Zurück zum Zitat Benzerga AA, Besson J, Batisse R, Pineau A (2002) Model. Simul. Mater. Sci. Eng. A 10:73–102 Benzerga AA, Besson J, Batisse R, Pineau A (2002) Model. Simul. Mater. Sci. Eng. A 10:73–102
34.
Zurück zum Zitat P. Achon: Ph.D. Thesis, Ecole des Mines de Paris, 1994. P. Achon: Ph.D. Thesis, Ecole des Mines de Paris, 1994.
35.
Zurück zum Zitat Barnett MR, Keshavarz Z, Beer AG, Atwell D (2004) Acta Mater. 52:5093–5103 Barnett MR, Keshavarz Z, Beer AG, Atwell D (2004) Acta Mater. 52:5093–5103
36.
Zurück zum Zitat Lou XY, Li M, Boger RK, Agnew SR, Wagoner RH (2007) Int. J. Plast. 23:44–86 Lou XY, Li M, Boger RK, Agnew SR, Wagoner RH (2007) Int. J. Plast. 23:44–86
37.
Zurück zum Zitat Barnett MR (2007) Mater. Sci. Eng. A 464:1–7 Barnett MR (2007) Mater. Sci. Eng. A 464:1–7
38.
Zurück zum Zitat El Kadiri H, Oppedal AL (2010) J. Mech. Phys. Solids 58:613–24 El Kadiri H, Oppedal AL (2010) J. Mech. Phys. Solids 58:613–24
39.
Zurück zum Zitat Keshavarz Z, Barnett MR (2006) Scripta Mater. 55:915–18 Keshavarz Z, Barnett MR (2006) Scripta Mater. 55:915–18
Metadaten
Titel
Effect of Stress Triaxiality on the Flow and Fracture of Mg Alloy AZ31
verfasst von
Babak Kondori
A. Amine Benzerga
Publikationsdatum
01.07.2014
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions A / Ausgabe 8/2014
Print ISSN: 1073-5623
Elektronische ISSN: 1543-1940
DOI
https://doi.org/10.1007/s11661-014-2211-7

Weitere Artikel der Ausgabe 8/2014

Metallurgical and Materials Transactions A 8/2014 Zur Ausgabe

Symposium: Processing-Microstructure-Property Relationships & Deformation Mechanisms of Magnesium Alloys

Microstructure and Mechanical Behavior of Powder Metallurgy Mg98.5Gd1Zn0.5 Alloy

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.