Influence of temperature, strain ratio and strain rate on the cyclic stress-strain behaviour of a gamma-titanium-aluminide alloy

Laboratoire de Mécanique et Physique des Matériaux, UMR CNRS n6617, ENSMA-téléport 2, BP 40109, 86961 Futuroscope Cédex, France

Résumé

Influence de la température, du rapport de déformation et de la vitesse de déformation sur le comportement en fatigue oligocyclique de l'alliage TiAl. Cette étude porte sur l'influence de la température, du rapport de déformation et de la vitesse de déformation sur le comportement en fatigue oligocyclique d'un alliage de fonderie Ti-Al₄₈-Cr₂-Nb₂ (% atomique) possédant une structure lamellaire. Les essais de fatigue sont réalisés à deux températures se situant de part et d'autre de la transition fragile ductile: 25 °C pour être dans la région fragile et 750 °C pour être dans la région ductile. Les essais sont effectues sous air en imposant l'amplitude de déformation totale, deux valeurs du rapport de déformation (R = /): –1 et 0, ainsi que deux vitesses de déformation: 10^-3 s^-1 10^-5 s^-1. Le comportement cyclique du matériau observé à 750 °C est différent de celui observé à 25 °C. En effet, à 25 °C, l'alliage consolide pendant toute la durée de vie, tandis qu'à750 °C l'amplitude de contrainte se stabilise rapidement. Une influence du rapport de déformation est remarquée, mais seulement à 750 °C. En effet, pour R = 0, le comportement du matériau présente un léger durcissement en début de cyclage suivi d'une stabilisation de l'amplitude de contrainte.

Abstract

This study examines the influence of temperature, strain ratio and strain rate on the low-cycle-fatigue behaviour of a cast alloy Ti-Al₄₈-Cr₂-Nb₂ (atomic %) with a nearly fully lamellar structure. Two temperatures are selected in relationship with the brittle-to-ductile transition: room temperature and 750 °C. Fatigue tests are conducted at varying total-strain-amplitude levels in laboratory air. Two strain ratio (R = /) values of -1 and 0, and two strain rates(10^-3s^-1 or 10^-5s^-1) are considered. The cyclic stress-strain behaviour observed at 750 °C is different from that observed at 25 °C. At room temperature, the alloy exhibits a cyclic strain hardening during the whole fatigue life, while at 750 °C the stress-amplitude rapidly stabilizes. An influence of the strain ratio is observed only at 750 °C. With a null strain ratio, the behaviour exhibits a slight hardening followed by a stabilization of the stress-amplitude. In the same way, an influence of the strain rate at 750 °C is noticed on the fatigue life but not on the cyclic-stress-strain (CSS) behaviour.