Electron fractography and fatigue crack propagation in 7075-T6 aluminum sheet

A centrally slotted thick sheet of 7075-T6 aluminum alloy was cyclically loaded. Striation spacings and crack propagation rates on the specimen surface were measured and compared and the fractographs were examined. The average striation spacing is found proportional to K^1.8; while the surface crack propagation rate is proportional to K^{2 8}, where K is stress intensity factor range. Cleavage fractures of brittle particles appear to cause a difference between the overall surface crack propagation rate and striation spacings.In the lower K region, there are fewer cleavage fractures, the striations are more distinct and the directions of the striations do not deviate much from the normal to the direction of the overall crack propagation. In the higher K region, there are more cleavage fractures. In this region striations run in divergent directions and become less evident. The differences in fracture surface features result from the cleavage fracture of brittle particles.

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Zusammenfassung Ein zentral geschlitztes Blech aus Aluminium-legierung wurde zyklischen Beanspruchungen unterworfen.Die Abstände zwischen den Verformungslinien sowie die Rißfortpflanzungsgeschwindigkeit an der Proben-oberfläche wurden gemessen und miteinander verglichen; die Mikrofiaktogramme wurden untersucht.Es ergab sick daß der mittlere Abstand zwischen zwei Verformungslinien K^1.8 proportional ist, während die an der Oberfläche gemessene Rißfortpflanzungsgeschwindigkeit K^2.8 proportional ist, wobei K der Schwankungsbereich den Span nungsintensitätsfaktors darstellt.Dieses unterschiedliche Verhalten wird durch das Auftreten von Spaltbruchen in den spröden Materialteilen erklärt. Im Bereich kleiner K-Werte gibt es nur wenig Spaltbrüche; die Verformungslinien sind gut ausgebildet and ihre Richtung weicht nur geringfügig von der Normalen zur allgemeinen RiBfortpflanzungsrichtung ab.Im Bereich hoher K-Werte sind die Spaltbrüche zahlreicher und die Verformungslinien entwickeln sich nach verschiedenen Richtungen ; sie Bind auch weniger ausgeprägt. Die Unterschiede in der Ausbildung der Bruchoberfläche stammen von den Spaltbruchen spröder Teilchen her.

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Résumé Une tôle de d'alliage d'aluminium comportant une entaille en son centre a été soumisse à sollicitations cyclicques.On a mesuré et comparé les espacements entre les stries, et les vitesses de propagation de la fissure en surface. Des microfractographies ont également été effectuées. On a trouvé que la distance moyenne séparant deux stries était proportionnelle à K^1.8, tandis que la vitesse de propagation de la fissure, mesureé en surface, était proportionnelle à K^2.8, K désignant l'intervalle de variation du facteur d'intensité des contraintes.Des ruptures par clivage de portions fragiles apparaissent être la cause des differences rencontrées.Dans la zone des faibles valeurs de K, il n'y a que peu de ruptures par clivage, les stries sont plus distinctes, et leur orientation ne dévie pas beaucoup de la normale à la direction générale de la propagation de la fissure.Dans la zone des valeurs élevées de K, les ruptures par clivage sent plus nombreuses; les stries se développent selon des orientations divergentes; elles deviennent moins visibles.Les différences qui caractérisent les aspects des ruptures precedent de la rupture par clivage de portions fragiles.