Skip to main content
Erschienen in: Metals and Materials International 5/2021

15.10.2019

Measurement and Theoretical Calculation Confirm the Improvement of T7651 Aging State Influenced Precipitation Characteristics on Fatigue Crack Propagation Resistance in an Al–Zn–Mg–Cu Alloy

verfasst von: Kai Wen, Baiqing Xiong, Yongan Zhang, Zhihui Li, Xiwu Li, Lizhen Yan, Hongwei Yan, Hongwei Liu

Erschienen in: Metals and Materials International | Ausgabe 5/2021

Einloggen

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

search-config
loading …

Abstract

Precipitation characteristics influencing fatigue crack propagation contained matrix precipitate, grain boundary precipitate and precipitate free zone for Al–Zn–Mg–Cu alloys. Over-aging treatment could effectively regulate precipitation and then to be able to change fatigue crack propagation behavior compared with the peak aging state. In the current work, typical T651 and T7651 aging tempers of the alloy were extracted via hardness, electrical conductivity and mechanical properties under one-step and two-step aging treatments. Fatigue crack propagation (FCP) rate under them was tested and corresponding precipitation characteristics and fracture morphology were observed. The results indicated that fatigue crack propagation resistance for the T7651 temper possessed an obvious improvement on the side of that for the T651 temper, which was also supported by fracture appearance, including tearing ridge, tearing dimple and fatigue striation. The precipitation observation showed that the T651 alloy contained GPI zone, GPII zone and ηʹ phase while the T7651 alloy possessed ηʹ phase and η phase. Compared with the T651 temper, matrix precipitate for the T7651 temper distinctly owed an expanding of size distribution and an enlargement of average size while cuttable phase still remained the dominance for both tempers. Grain boundary precipitate and precipitate free zone manifested no obvious difference between the two aging tempers. Cut and bypass mechanisms of dislocation–precipitate interactions were used for explanation and it revealed the reinforced cuttable phase was in favor of enhancing fatigue crack propagation resistance. A theoretical model which directly correlated FCP rate with matrix precipitate characteristics was employed to calculate FCP rate by substituting quantitative precipitate characteristics and the calculation results were vaguely consistent with the experimental measurement, which proved its reliability and feasibility.

Graphic Abstract

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!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat T. Dursun, C. Soutis, Mater. Des. 56, 862 (2014) T. Dursun, C. Soutis, Mater. Des. 56, 862 (2014)
2.
Zurück zum Zitat T. Marlaud, A. Deschamps, F. Bley, W. Lefebvre, B. Baroux, Acta Mater. 58, 248 (2010) T. Marlaud, A. Deschamps, F. Bley, W. Lefebvre, B. Baroux, Acta Mater. 58, 248 (2010)
3.
Zurück zum Zitat A.C.U. Rao, V. Vasu, M. Govindaraju, K. Srinadh, T. Nonferr, Metal Soc. 26, 1447 (2016) A.C.U. Rao, V. Vasu, M. Govindaraju, K. Srinadh, T. Nonferr, Metal Soc. 26, 1447 (2016)
4.
Zurück zum Zitat P.A. Rometsch, Y. Zhang, S. Knight, T. Nonferr, Metal Soc. 24, 2003 (2014) P.A. Rometsch, Y. Zhang, S. Knight, T. Nonferr, Metal Soc. 24, 2003 (2014)
5.
Zurück zum Zitat M. Kamal, M.M. Rahman, Renew. Sust. Energ. Rev. 82, 940 (2018) M. Kamal, M.M. Rahman, Renew. Sust. Energ. Rev. 82, 940 (2018)
6.
Zurück zum Zitat U. Krupp, Fatigue Crack Propagation in Metals and Alloys (Wiley, Germany, 2007), p. 117 U. Krupp, Fatigue Crack Propagation in Metals and Alloys (Wiley, Germany, 2007), p. 117
7.
Zurück zum Zitat D. Yin, H. Liu, Y. Chen, D. Yi, B. Wang, B. Wang, F. Shen, S. Fu, C. Tang, S. Pan, Int. J. Fatigue 84, 9 (2016) D. Yin, H. Liu, Y. Chen, D. Yi, B. Wang, B. Wang, F. Shen, S. Fu, C. Tang, S. Pan, Int. J. Fatigue 84, 9 (2016)
8.
Zurück zum Zitat P. De, R. Mishra, C. Smith, Scr. Mater. 60, 500 (2009) P. De, R. Mishra, C. Smith, Scr. Mater. 60, 500 (2009)
9.
Zurück zum Zitat P.S. De, R.S. Mishra, Mater. Sci. Eng. A 527, 7719 (2010) P.S. De, R.S. Mishra, Mater. Sci. Eng. A 527, 7719 (2010)
10.
Zurück zum Zitat V.K. Gupta, S.R. Agnew, Int. J. Fatigue 33, 1159 (2011) V.K. Gupta, S.R. Agnew, Int. J. Fatigue 33, 1159 (2011)
11.
Zurück zum Zitat L. Wei, Q. Pan, H. Huang, L. Feng, Y. Wang, Int. J. Fatigue 66, 55 (2014) L. Wei, Q. Pan, H. Huang, L. Feng, Y. Wang, Int. J. Fatigue 66, 55 (2014)
12.
Zurück zum Zitat P. Xia, Z. Liu, S. Bai, L. Lu, L. Gao, Mater. Charact. 118, 438 (2016) P. Xia, Z. Liu, S. Bai, L. Lu, L. Gao, Mater. Charact. 118, 438 (2016)
13.
Zurück zum Zitat M.N. Desmukh, R.K. Pandey, A.K. Mukhopadhyay, Mater. Sci. Eng. A 435, 318 (2006) M.N. Desmukh, R.K. Pandey, A.K. Mukhopadhyay, Mater. Sci. Eng. A 435, 318 (2006)
14.
Zurück zum Zitat L. Lin, Z. Liu, W. Liu, Y. Zhou, T. Huang, J. Mater. Sci. Technol. 34, 534 (2018) L. Lin, Z. Liu, W. Liu, Y. Zhou, T. Huang, J. Mater. Sci. Technol. 34, 534 (2018)
15.
Zurück zum Zitat M. Goto, S.Z. Han, S.H. Lim, J. Kitamura, T. Fujimura, J.H. Ahn, T. Yamamoto, S. Kim, J. Lee, Int. J. Fatigue 87, 15 (2016) M. Goto, S.Z. Han, S.H. Lim, J. Kitamura, T. Fujimura, J.H. Ahn, T. Yamamoto, S. Kim, J. Lee, Int. J. Fatigue 87, 15 (2016)
16.
Zurück zum Zitat R. Yang, Z. Liu, P. Ying, J. Li, L. Lin, S. Zeng, T. Nonfer. Metal Soc. 26, 1183 (2016) R. Yang, Z. Liu, P. Ying, J. Li, L. Lin, S. Zeng, T. Nonfer. Metal Soc. 26, 1183 (2016)
17.
Zurück zum Zitat Y.L. Wang, Q.L. Pan, L.L. Wei, B. Li, Y. Wang, Mater. Des. 55, 857 (2014) Y.L. Wang, Q.L. Pan, L.L. Wei, B. Li, Y. Wang, Mater. Des. 55, 857 (2014)
18.
Zurück zum Zitat S.K. Shaha, F. Czerwinski, W. Kasprzak, J. Friedman, D.L. Chen, Mater. Sci. Eng. A 657, 441 (2016) S.K. Shaha, F. Czerwinski, W. Kasprzak, J. Friedman, D.L. Chen, Mater. Sci. Eng. A 657, 441 (2016)
19.
Zurück zum Zitat C. Watanabe, R. Monzen, K. Tazaki, Int. J. Fatigue 30, 635 (2008) C. Watanabe, R. Monzen, K. Tazaki, Int. J. Fatigue 30, 635 (2008)
20.
Zurück zum Zitat K. Hockauf, M.F.X. Wagner, T. Halle, T. Niendorf, M. Hockauf, T. Lampke, Acta Mater. 80, 250 (2014) K. Hockauf, M.F.X. Wagner, T. Halle, T. Niendorf, M. Hockauf, T. Lampke, Acta Mater. 80, 250 (2014)
21.
Zurück zum Zitat F. Iacoviello, V.D. Cocco, S. Natali, A. Brotzu, Int. J. Fatigue 115, 27 (2018) F. Iacoviello, V.D. Cocco, S. Natali, A. Brotzu, Int. J. Fatigue 115, 27 (2018)
22.
Zurück zum Zitat R. Jones, R.K.S. Raman, A.J. McMillan, Eng. Fract. Mech. 187, 190 (2018) R. Jones, R.K.S. Raman, A.J. McMillan, Eng. Fract. Mech. 187, 190 (2018)
23.
Zurück zum Zitat S. Suresh, A.K. Vasudevan, P.E. Bretz, Metall. Mater. Trans. A 15, 369 (1984) S. Suresh, A.K. Vasudevan, P.E. Bretz, Metall. Mater. Trans. A 15, 369 (1984)
24.
Zurück zum Zitat J. Lindigkeit, A. Gysler, G. Lütjering, Metall. Mater. Trans. A 12, 1613 (1981) J. Lindigkeit, A. Gysler, G. Lütjering, Metall. Mater. Trans. A 12, 1613 (1981)
25.
Zurück zum Zitat S. Zhou, L. Wang, L. Xie, L. Hui, L. Xu, T. Nonfer. Metal Soc. 26, 938 (2016) S. Zhou, L. Wang, L. Xie, L. Hui, L. Xu, T. Nonfer. Metal Soc. 26, 938 (2016)
26.
Zurück zum Zitat J.T. Burns, V.K. Gupta, S.R. Agnew, R.P. Gangloff, Int. J. Fatigue 55, 268 (2013) J.T. Burns, V.K. Gupta, S.R. Agnew, R.P. Gangloff, Int. J. Fatigue 55, 268 (2013)
27.
Zurück zum Zitat A. Deschamps, G. Fribourg, Y. Bréchet, J.L. Chemin, C.R. Hutchinson, Acta Mater. 60, 1905 (2012) A. Deschamps, G. Fribourg, Y. Bréchet, J.L. Chemin, C.R. Hutchinson, Acta Mater. 60, 1905 (2012)
28.
Zurück zum Zitat K. Wen, Y. Fan, G. Wang, L. Jin, X. Li, Z. Li, Y. Zhang, B. Xiong, Mater. Des. 101, 16 (2016) K. Wen, Y. Fan, G. Wang, L. Jin, X. Li, Z. Li, Y. Zhang, B. Xiong, Mater. Des. 101, 16 (2016)
29.
Zurück zum Zitat Y.C. Lin, J. Zhang, M. Chen, J. Alloy. Compd. 684, 177 (2016) Y.C. Lin, J. Zhang, M. Chen, J. Alloy. Compd. 684, 177 (2016)
30.
Zurück zum Zitat Y. Liu, S. Liang, D. Jiang, J. Alloy. Compd. 689, 632 (2016) Y. Liu, S. Liang, D. Jiang, J. Alloy. Compd. 689, 632 (2016)
31.
Zurück zum Zitat Y. Zhang, D. Pelliccia, B. Milkereit, N. Kirby, M.J. Starink, P.A. Rometsch, Mater. Des. 142, 259 (2018) Y. Zhang, D. Pelliccia, B. Milkereit, N. Kirby, M.J. Starink, P.A. Rometsch, Mater. Des. 142, 259 (2018)
32.
Zurück zum Zitat K. Wen, B. Xiong, Y. Zhang, Z. Li, X. Li, S. Huang, L. Yan, H. Yan, H. Liu, Mater. Sci. Eng. A 716, 42 (2018) K. Wen, B. Xiong, Y. Zhang, Z. Li, X. Li, S. Huang, L. Yan, H. Yan, H. Liu, Mater. Sci. Eng. A 716, 42 (2018)
33.
Zurück zum Zitat S. Lynch, Int. J. Fatigue 104, 12 (2017) S. Lynch, Int. J. Fatigue 104, 12 (2017)
34.
Zurück zum Zitat G. Sha, A. Cerezo, Acta Mater. 52, 4503 (2004) G. Sha, A. Cerezo, Acta Mater. 52, 4503 (2004)
35.
Zurück zum Zitat L.K. Berg, J. Gjønnes, V. Hansen, X.Z. Li, M. Knutson-Wedel, G. Waterloo, D. Schryvers, L.R. Wallenberg, Acta Mater. 49, 3443 (2001) L.K. Berg, J. Gjønnes, V. Hansen, X.Z. Li, M. Knutson-Wedel, G. Waterloo, D. Schryvers, L.R. Wallenberg, Acta Mater. 49, 3443 (2001)
36.
Zurück zum Zitat X.Z. Li, V. Hansen, J. GjØnnes, L.R. Wallenberg, Acta Mater. 47, 2651 (1999) X.Z. Li, V. Hansen, J. GjØnnes, L.R. Wallenberg, Acta Mater. 47, 2651 (1999)
37.
Zurück zum Zitat E. Hornbogen, K.H.Z. Gahr, Acta Metall. 24, 581 (1976) E. Hornbogen, K.H.Z. Gahr, Acta Metall. 24, 581 (1976)
38.
Zurück zum Zitat T.A. Perkins, T.J. Kronenberger, J.T. Roth, J. Manuf. Sci. Eng. 129, 84 (2007) T.A. Perkins, T.J. Kronenberger, J.T. Roth, J. Manuf. Sci. Eng. 129, 84 (2007)
39.
Zurück zum Zitat S.T. Hong, Y.H. Jeong, M.N. Chowdhury, D.M. Chun, M.J. Kim, H.N. Han, CIRP Ann Manuf Technol. 64, 277 (2015) S.T. Hong, Y.H. Jeong, M.N. Chowdhury, D.M. Chun, M.J. Kim, H.N. Han, CIRP Ann Manuf Technol. 64, 277 (2015)
40.
Zurück zum Zitat J.G. Kaufman, Introduction to Aluminum Alloys and Tempers (ASM international, USA, 2000), p. 237 J.G. Kaufman, Introduction to Aluminum Alloys and Tempers (ASM international, USA, 2000), p. 237
41.
Zurück zum Zitat P. Dai, X. Luo, Y. Yang, Z. Kou, B. Huang, C. Wang, J. Zang, J. Ru, Mater. Sci. Eng. A 729, 411 (2018) P. Dai, X. Luo, Y. Yang, Z. Kou, B. Huang, C. Wang, J. Zang, J. Ru, Mater. Sci. Eng. A 729, 411 (2018)
42.
Zurück zum Zitat G.E. Pellissier, S.M. Purdy, Stereology and Quantitative Metallography (Addison-Wesley Publishing Company, USA, 1972), p. 112 G.E. Pellissier, S.M. Purdy, Stereology and Quantitative Metallography (Addison-Wesley Publishing Company, USA, 1972), p. 112
Metadaten
Titel
Measurement and Theoretical Calculation Confirm the Improvement of T7651 Aging State Influenced Precipitation Characteristics on Fatigue Crack Propagation Resistance in an Al–Zn–Mg–Cu Alloy
verfasst von
Kai Wen
Baiqing Xiong
Yongan Zhang
Zhihui Li
Xiwu Li
Lizhen Yan
Hongwei Yan
Hongwei Liu
Publikationsdatum
15.10.2019
Verlag
The Korean Institute of Metals and Materials
Erschienen in
Metals and Materials International / Ausgabe 5/2021
Print ISSN: 1598-9623
Elektronische ISSN: 2005-4149
DOI
https://doi.org/10.1007/s12540-019-00446-5

Weitere Artikel der Ausgabe 5/2021

Metals and Materials International 5/2021 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

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