Fatigue Crack Growth Behavior of a Continuous Alumina Fiber Reinforced Metal Matrix Composite Materials

알루미나 장섬유 강화 복합금속재의 피로균열성장거동

The effects of heat treatment on fatigue crack growth behavior were studied in continuously reinfored, magnesium-based composite (FP/ZE41A). Following an earlier TEM investigation, specimens were thermally aged to modify the interfacial zone between the alumina fibers and mg alloy matrix. The fatigue crack growth experiments were conducted with specimens having the fiber orientation normal to the crack growth direction(longitudinal) and also specimens with the fibers oriented parallel to the crack growth direction(transverse). A comparision of the fatigue crack growth behavior indicates that aged longitudinal specimens are more resistant to fatigue crack growth than as-fabricated longitudinal specimens. Conversely, as-fabricated transverse specimens are more resistant to fatigue crack growth than aged transverse specimens. SEM observations of fiber pullout and ductile tearing on the fatigue fracture surfaces indicate that the aging weakens the strength of the fiber/matrix interface, giving rise to the observed fatigue crack growth behavior.

장섬유 강화 마그네슘 복합제(FP/ZE41A)의 피로 균열 성장 거동에 대한 열처리 효과를 규명한 것으로 TEM관측에 의해 알루미나 섬유와 마그네슘 복합 매트릭스간의 상호 접변을 완화시키기 위하여 풀림을 실시하였다. 피로 균열 성장 방향에 수직한 섬유와 평행한 섬유들에 대한 피로 균열 성장 거동에 관한 실험을 실시 한 바, 피로 균열 성장 방향에 수직한 시험편의 경우 열처리를 실시한 시험편은 잔류 응력을 제거시키지 않은 시험편에 비해 피로 균열 성장에 대한 더 많은 저항성을 갖고 있음을 알수 있었다. 그러나, 이에 반해 피로 균열 성장 방향에 평행한 시험편의 경우는 잔류 응력을 제거시키지 않은 시험편 이 열처리를 실시한 시험편에 비해 더 많은 피로 균열 성장 저항성을 내포하고 있다는 피로 균열 성장 거동에 대한 차이점을 발견할 수 있었다. 피로 파괴 표면에 대한 연성 파열과 섬유 박리를 SEM관찰한 결과 열처리는 피로균열 성장 거동에서 지적된 바와 같이 섬유와 매트릭스 상호면의 강도를 약화시킨다는 것을 알 수 있었다.