Skip to main content
Log in

Mechanisms of cyclic softening in precipitation-hardening alloys—A ball model approach and tests at 78 K

  • Published:
International Journal of Fracture Aims and scope Submit manuscript

Abstract

Tests of random, alternating cuts on a ball-model of θ″ in Al−Cu alloy have been run to check the kinetics at which disordering occurs in an initially ordered precipitate subject to cyclic strain. In addition, fatigue tests at low temperature (78 K) and various microscopical observations have been made on Al−Ag alloy containing GP zones to check whether a structure containing an initially disordered precipitate will cyclically soften or not. It was thus found that the θ″ ball model disorders as a function of accumulated plastic strain consistently with the kinetics of cyclic softening in actual material. Further, Al−Ag alloy was found not to soften at 78 K. Both of these results supoort the disordering hypothesis of cyclic softening over the “dissolution” or “shearing-off” mechanisms, although other systems may be subject to these mechanisms. In spite of the low temperature at which the Al−Ag alloy was tested, small γ′/γ precipitates were found to have formed in the longest lived test; however, this result did not interfere with the validity of the experiment as it did previously at room temperature. The fatigue lives at 78 K were much longer than those previously measured at room temperature although the failure mechanisms were not affected at high strain and only somewhat affected at low strain (there was increased incidence of transgranular crack nucleation and propagation).

Résumé

Des essais d'application de coups alternés et aléatoires sur un modèle de simulation par des billes de la phase θ″ dans les alliages de Cu−Al ont été effectués en vue de vérifier la cinétique suivant laquelle se produisent des désordres dans un précipité initialement ordonné et soumis à des déformations cycliques. En outre, des essais de fatigue à basse température (78°K) ainsi que diverses observations microscopiques ont été effectués sur un alliage Al−Ag comportant des zones GP en vue de vérifier si une structure comportant un précipité initialement en désordre subirait un adoucissement cyclique ou non. On a donc trouvé que le modèle de θ″ utilisant des billes fait état de désordres en fonction de l'accumulation de la déformation plastique et ce en rapport avec la cinétique d'adoucissement cyclique dans le matériau réel. En outre, l'alliage Al−Ag s'est révélé ne pas s'adoucir à 78°K. Ces deux résultats soutiennent l'hypothèse suivant laquelle un adoucissement cyclique s'accompagne de désordres plutôt que de mécanismes de disolution ou de séparation par cisaillement, bien que d'autres systèmes puissent être sujets à ces mécanismes. En dépit de la basse température à laquelle l'alliage Al−Ag a été essayé, on a trouvé de petits précipités γ′/γ qui se sont formés au cours des essais, les plus longs. Cependant, ce résultat ne gène pas la validité de l'expérience comme c'était le cas précédemment à température ambiante. Les vies en fatigue à 78°K ont été trouvées bien plus longues que celles mesurées précédemment à température ambiante, en dépit du fait que le mécanisme de rupture n'ait pas été affecté sous les déformations élevées et ne l'a été que quelque peu sous les déformations faibles, auxquelles apparait une incidence croissante d'une nucléation et d'une propagation d'une fissure transgranulaire.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Institutional subscriptions

Similar content being viewed by others

References

  1. C. Laird and G. Thomas, International Journal of Fracture Mechanics 8 (1967) 81–98.

    Google Scholar 

  2. S. Brett and R.D. Coherty, Materials Science and Engineering 32 (1978) 255.

    Google Scholar 

  3. C. Calabrese and C. Laird, Materials Science and Engineering 13 (1974) 141.

    Google Scholar 

  4. S.P. Bhat and C. Laird, Acta Metallurgica 27 (1979) 1873.

    Google Scholar 

  5. D. Fournier and A. Pineau, Metallurgical Transactions A8 (11977) 1095.

  6. S.P. Lynch, Metal. Science 9 (1975) 401.

    Google Scholar 

  7. M. Wilhelm, M. Nageswararao and R. Meyer in Fatigue Mechanisms, Ed. J. Fong, ASTM STP 675 (1979) 214–230.

  8. W. Vogel, M. Wilhelm and V. Gerold, Proceedings of the 5th International Conference on the Strength of Metals and Alloys, Aachen, Germany (August 1979).

  9. M. Wilhelm and P. Everwin, Proceedings of the 5th International Conference on the Strength of Metals and Alloys, Aachen, Germany (August 1979).

  10. J.T. McGrath and W.J. Bratina, Czechoslovak Journal of Physics B19 (1969) 284.

    Google Scholar 

  11. C.E. Feltner and C. Laird, Transactions AIME 245 (1969) 1372.

    Google Scholar 

  12. V. Gerold, M. Nageswararao and M. Wilhelm, Zeitschrift fur Metallk. 67 (1976) 800.

    Google Scholar 

  13. C. Laird, V.J. Langelo, M. Hollrah, N.C. Yang and R.de la Veaux, Materials Science and Engineering 32 (1978) 137.

    Google Scholar 

  14. J.E. Gragg and J.B. Cohen, Acta Metallurgica 19 (1971) 507.

    Google Scholar 

  15. S.P. Dahlgren, Metallurgical Transactions 7A (1976) 1401.

    Google Scholar 

  16. J.G. Byrne, M.E. Fine and A. Kelly, Philosophical Magazine 6 (1961) 1119.

    Google Scholar 

  17. A. Guinier, Journal de Physique et le Radium 3 (1942) 124–136.

    Google Scholar 

  18. E. Hornbogen in Nucleation, Ed. A.C. Zettlemayr (1969).

  19. S.P. Bhat and C. Laird, Scripta Metallurgica 12 (1978) 687.

    Google Scholar 

  20. J.M. Finney and C. Laird, Philosophical Magazine 31 (1975) 339.

    Google Scholar 

  21. W.H. Kim and C. Laird, Acta Metallurgica 26 (1978) 777.

    Google Scholar 

  22. W.H. Kim and C. Laird, Acta Metallurgica 26 (1978) 789.

    Google Scholar 

  23. W.H. Kim, Ph.D. Thesis, University of Pennsylvania (1977).

  24. T.G. Langdon and R.C. Gifkins, Scripta Metallurgica 13 (1979) 1191.

    Google Scholar 

  25. C. Laird and A.R. Krause, Transactions AIME 242 (1968) 2339.

    Google Scholar 

  26. C. Laird and A.R. Krause in Inelastic Behavior of Solids, Eds. M.F. Kanninen, W.F. Adler, A.R. Rosenfield and R.I. Jaffee, McGraw-Hill (1970) 691.

  27. J.B. Cohen and M.E. Fine, Journal de Physique 23 (1962) 749.

    Google Scholar 

  28. J.P. Jan, Journal of Applied Physics 26 (1955) 1291.

    Google Scholar 

  29. S. Sato and A. Kelly, Acta Metallurgica 9 (1961) 59.

    Google Scholar 

  30. J. Figueroa, Ph.D. Thesis, University of Pennsylvania, Philadelphia, PA (1979).

  31. C. Laird and C.E. Feltner, Transactions AIME 239 (1967) 1074.

    Google Scholar 

  32. S.P. Bhat and C. Laird in ASTM STP 675 (1979) 592–623.

Download references

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Cite this article

Lee, J.K., Bhat, S.P., de la Veaux, R. et al. Mechanisms of cyclic softening in precipitation-hardening alloys—A ball model approach and tests at 78 K. Int J Fract 17, 121–141 (1981). https://doi.org/10.1007/BF00053516

Download citation

  • Received:

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/BF00053516

Keywords

Navigation