Directional dependence of the fatigue crack growth rate on Ti‐6Al‐4V due to a microstructural related transition of the crack closure mode

An der (α+β)‐Titanlegierung Ti‐6Al‐4V wurde durch gezielte Wärmebehandlung in einem Temperaturgradienten ein scharfer Gefügeübergang von globularem zu lamellarem Gefüge eingestellt. Globulare Gefüge zeigen bereits bei geringen Belastungen rein plastizitätsinduzierte Rissschließung, während bei lamellaren Gefügen bis zu hohen ΔK Werten rauigkeitsinduzierte Rissschließung beobachtet wird. Der gezielt eingestellte Gefügeübergang ermöglicht es somit, die Auswirkung eines Wechsels im Rissschließmodus (rauigkeitsinduziert, plastizitätsinduziert) auf die Rissausbreitung bei einer konstanten Schwingbreite der Spannungsintensität ΔK zu untersuchen. Beim Wechsel der Rissschließung von plastizitätsinduzierter zu rauigkeitsinduzierter Rissschließung stellt sich die Rissöffnungsbelastung für das jeweils an der Rissspitze vorliegende Gefüge ein. Beim Wechsel von rauigkeitsinduzierter zu plastizitätsinduzierter Rissschließung hingegen treten signifikante Rissschließeffekte im Risspfad auf, die zu höheren Rissöffnungsbelastungen und damit zu einer Verringerung der Rissausbreitungsgeschwindigkeit beitragen. Hierdurch entsteht für eine konstante Belastung ΔK eine Richtungsabhängigkeit der Rissausbreitungsgeschwindigkeit.