Studie vysokocyklové únavy plazmově a kineticky nanášených titanových vrstev na substrátech Ti6Al4V

High Cycle Fatigue Study of Plasma and Cold Sprayed Ti Layers on Ti6Al4V Substrates

abstrakt

en

The influence of thermal spray technologies on the high-cycle fatigue properties of specimens was studied. Ti powder was deposited onto grit blasted Ti6Al4V substrates using plasma and cold spray technologies. Non-treated specimens (reference set), grit blasted and coated specimens were subjected to fatigue cantilever-beam cyclical bend loading with a constant deflection of the free end. It was found that the grit blasting procedure significantly altered the resistance of the Ti6Al4V material to a micro-crack initiation and propagation: as compared to the reference set (fatigue life of 462 949 cycles), the grit blasting procedure increased the fatigue life by 81%. Plasma spray deposition of Ti layers induced a drop in the average fatigue life to 65% of the grit-blasted set lives and the cold sprayed specimens exhibited the lowest average fatigue lives among the samples, 421 772 cycles, representing only 91% of the reference set lives. Delamination of deposited coatings led to a recovery of fatigue life values to values comparable with the grit blasted set (relative fatigue life of Rf = 1.80).

Tato studie se zaměřila na vliv depozice technologiemi teplotního nanášení na vysokocyklickou únavu vzorků. Použitím plazmového a kinetického nanášení byl deponován Ti prášek na připravené Ti6Al4V substráty. Sada původních, neovlivněných substrátů, sada otryskaných těles a dvě sady nastříkaných vzorků byly zatěžovány cyklickým ohybem s upnutým koncem a konstantní výchylkou druhého, volného konce. Bylo zjištěné, že otryskávací procedura významně ovlivnila odolnost materiálu Ti6Al4V proti tvorbě a propagaci mikrotrhlin v porovnání s původní sadou (jejíž únavová životnost činila 462 949 cyklů) – došlo ke zvýšení únavové životnosti až o 81%. Depozice Ti vrstev metodou plazmového nanášení přineslo snížení této hodnoty na 65% průměrné hodnoty otryskaných těles a depozice vrstev technologií studeného kinetického nanášení pak vykazovala největší snížení hodnot na 421 772 cyklů únavové životnosti (což představuje pouze 91% hodnot původních neovlivněných vzorků). Záměrná delaminace nanesených vrstev pak přinesla opětovné zvýšení průměrných hodnot únavové životnosti na hodnoty srovnatelné s hodnotami otryskané sady (relativní únavový život Rf = 1.80).

The influence of thermal spray technologies on the high-cycle fatigue properties of specimens was studied. Ti powder was deposited onto grit blasted Ti6Al4V substrates using plasma and cold spray technologies. Non-treated specimens (reference set), grit blasted and coated specimens were subjected to fatigue cantilever-beam cyclical bend loading with a constant deflection of the free end. It was found that the grit blasting procedure significantly altered the resistance of the Ti6Al4V material to a micro-crack initiation and propagation: as compared to the reference set (fatigue life of 462 949 cycles), the grit blasting procedure increased the fatigue life by 81%. Plasma spray deposition of Ti layers induced a drop in the average fatigue life to 65% of the grit-blasted set lives and the cold sprayed specimens exhibited the lowest average fatigue lives among the samples, 421 772 cycles, representing only 91% of the reference set lives. Delamination of deposited coatings led to a recovery of fatigue life values to values comparable with the grit blasted set (relative fatigue life of Rf = 1.80).

titanové nástřiky; kinetické nanášení; plazmové nanášení; únava materiálu; FEM; sekundární pnutí; Ti6Al4V;

titanium coatings; cold spray; plasma spray; fatigue study; FEM; secondary stresses; Ti6Al4V;

26.09.2011

Hamburg, Německo

978-1-4614-4366-7

Thermal Spray 2011: Proceedings of the International Thermal Spray Conference (ASM International)

1