Fatigue Crack Behaviour of Silicon Carbide Reinforced Aluminum Matrix Composites Under Single Overloads


Creative Commons License

Çam Y. , Karcı A.

7. ULUSLARARASI MÜHENDİSLİK VE BİLİM ALANINDA YENİLİKÇİ TEKNOLOJİLER SEMPOZYUMU, Şanlıurfa, Turkey, 22 - 24 November 2019, vol.2, no.3, pp.994-1007

  • Publication Type: Conference Paper / Full Text
  • Volume: 2
  • Doi Number: 10.33793/acperpro.02.03.111
  • City: Şanlıurfa
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.994-1007

Abstract

Abstract Ceramic reinforced metal based materials have higher wear resistance, stiffness and specific strength than commercial metal alloys. Due to their high strength to weight ratios, their use is increasing in the automobile and aviation industries. In particular, these materials for aircraft structural parts, as a requirement of the damage tolerance design fatigue crack initiation and fatigue crack growth rate is expected to be very well-characterized. In this study, fatigue crack behavior of a silicon carbide particulate (SiCp) reinforced aluminium (Al) matrix composite materials were investigated in terms of fatigue crack growth rate and effective crack growth mechanisms under single overloads applied during constant amplitude loading. Aluminium alloy without reinforcement and 5% SiC reinforced composite materials were produced by using the powder metallurgy method and extrusion was applied as a secondary process. Tension and fatigue tests were carried out to investigate the mechanical behavior of the material produced. To investigate the effect of single overloads, experiments were conducted on reinforced and unreinforced materials at different single overload rates (OLR). Although the fatigue crack growth retardation is observed all of the OLR values between OLR=1.25-1.75, the crack growth retardation is increased by the increase of the OLR value. Key words: Metal matrix composites, fatigue behavior, single overloads

Özet Seramiklerle güçlendirilmiş metal esaslı malzemeler, ticari metal alaşımlara göre daha yüksek aşınma direnci, rijitlik ve özgül dayanım özelliklerine sahiptir. Yüksek dayanım/ağırlık oranlarından dolayı otomobil ve havacılık endüstrisinde kullanımları artmaktadır. Özellikle uçak yapısal parçaları için bu malzemelerin, hasar tolerans tasarımının bir gereği olarak, yorulma çatlak başlangıcı ve yorulma çatlak ilerleme hızının çok iyi karakterize edilmesi hedeflenmektedir. Bu çalışmada, alüminyum (Al) matrisli, silisyum karbür parçacık (SiCp) takviyeli metal matrisli kompozit malzemelerin, sabit genlikli yükleme sırasında uygulanan tek aşırı yükler altındaki yorulma çatlak ilerleme davranışı, yorulma çatlak ilerleme hızı ve etkin çatlak ilerleme mekanizmaları açısından incelenmiştir. Takviyesiz alaşım ve %5 SiC takviyeli kompozit malzemeler toz metalürjisi yöntemi kullanılarak üretilmiş ve ikincil işlem olarak ekstrüzyon uygulanmıştır. Malzemenin mekanik davranışlarını incelemek için çekme ve yorulma testleri yapılmıştır. Tek aşırı yüklerin etkisini incelemek için takviyeli ve takviyesiz malzemeler üzerinde farklı tek aşırı yükler uygulanmıştır. Yorulma çatlağı ilerleme gecikmesi, 1.25-1.75 arasındaki aşırı yük oranı (AYO) değerlerinin tamamında görülmekle birlikte, çatlak ilerleme gecikmesi AYO değerinin artmasıyla artmıştır. Anahtar Kelimeler: Metal matrisli kompozitler, yorulma davranışı, tek aşırı yükler