Numéro
Rev. Phys. Appl. (Paris)
Volume 24, Numéro 9, septembre 1989
Page(s) 905 - 913
DOI https://doi.org/10.1051/rphysap:01989002409090500
Rev. Phys. Appl. (Paris) 24, 905-913 (1989)
DOI: 10.1051/rphysap:01989002409090500

Influence de l'environnement et de la microstructure sur la propagation en fatigue des fissures courtes tridimensionnelles

J. Petit et A. Zeghloul

Laboratoire de Mécanique et Physique des Matériaux, URA CNRS 863, ENSMA, 86034 Poitiers Cedex, France


Abstract
The propagation of small surface cracks has been studied on a high strength Aluminium alloy 7075 in peak aged (T651) and overaged (T7351) conditions. Tests were performed at a load ratio R = 0.1 and a frequency of 35 Hz in ambient air and in vacuum. Small crack growth was monitored by mean of replicas. The behaviour of small cracks is compared to that of long and short through cracks and discussed on the basis of closure measurements performed on long cracks. A strong influence of environment on small crack growth has been shown which is similar to that observed for through cracks in the low rate range (< 10-8 m/cycle ). The lower resistance observed in air has been related to water vapour embrittlement as previously shown for long cracks. The influence of microstructure at the scale of grain size has been shown to be large on crystallographic stage I propagation observed in vacuum on the 7075 T651, but weak on stage II propagation observed on the 7075 T651 in air and on the 7075 T7351 in both environmental conditions. A modelisation of localised plasticity and microstructure is proposed.


Résumé
La propagation en fatigue de fissures courtes de surface a été étudiée dans un alliage léger à haute résistance type 7075 dans deux états de revenu, T651 et T7351. Les essais ont été effectués à l'air ambiant et sous vide, avec un rapport de charge R = 0,1 et une fréquence de 35 Hz. La longueur des fissures a été mesurée en surface à l'aide de répliques. Le comportement de ces fissures courtes tridimensionnelles (3D) a été comparé à celui de fissures bidimensionnelles (2D) traversantes courtes et longues étudiées précédemment. Les résultats sont discutés sur la base des mesures de fermeture effectuées sur les fissures longues et d'observations microfractographiques. La forte influence de l'environnement ambiant observée sur les fissures 3D s'avère comparable à celle observée précédemment pour les fissures 2D dans le domaine de vitesses exploré < 10-8 m/cycle. La moindre résistance à l'air est attribuée à un effet fragilisant de la vapeur d'eau. L'influence de la microstructure à l'échelle du grain au niveau du site d'amorçage s'avère très grande dans le cas d'une propagation cristallographique en stade I (7075 T651 sous vide) ; elle est par contre très réduite pour une propagation en stade II (7075 T651 à l'air, 7075 T7351 à l'air et sous vide). Une modélisation des effets de la plasticité localisée et de la microstructure est proposée.

PACS
8140N - Fatigue, embrittlement, and fracture.
6220M - Fatigue, brittleness, fracture, and cracks.

Key words
aluminium alloys -- embrittlement -- fatigue cracks -- aging -- fatigue -- surface cracks -- replicas -- environment -- water vapour embrittlement -- microstructure -- grain size -- vacuum -- 7075 T651 -- air -- 7075 T7351 -- plasticity -- Al alloy