Estudio de tenacidad de fractura en la aleación TI-6AL-4V

Abstract

En este estudio se han llevado a cabo una serie de ensayos de fatiga al aire bajo condición de flexión rotativa, de la aleación Ti-6Al-4V ante la presencia de entallas semi-esféricas (0,25, 0,50 y 0,75 mm de diámetro). Todo esto con la finalidad de determinar los valores de los parámetros de la ecuación de Paris-Erdogan y un valor aproximado de la tenacidad de fractura del material. Se sometieron las probetas a 4 niveles de esfuerzo alternantes (727, 677, 627 y 577 MPa) los cuales representan una fracción del esfuerzo de fluencia, que permitió el cálculo de los parámetros involucrados en la ecuación de Basquin para cada tipo de entalla. Posteriormente se analizaron las superficies de fractura representativas para cada nivel de esfuerzo por medio de Microscopía Electrónica de Barrido, con el propósito de calcular el valor medio del tamaño de grieta crítico, y de esta forma determinar las constantes de la ecuación de Paris-Erdogan y la tenacidad de fractura. En el presente trabajo se contempló que la presencia de la entalla disminuye la resistencia a la fatiga del material de manera notoria con respecto a las probetas del sustrato, aproximadamente un 85% para el nivel de esfuerzo más alto (727 MPa) y un 77% para el nivel de esfuerzo inferior aplicado (577 MPa). Las dimensiones de las entallas no contribuyeron significativamente en la disminución de la resistencia a la fatiga de la aleación. El coeficiente de resistencia a la fatiga de las probetas entalladas fue tres veces mayor que el de las probetas del material base y el exponente de la ecuación de Basquin fue dos veces superior al de las probetas sin entalla. Por otra parte, el promedio del tamaño de grieta crítico fue de 3,12 mm para el esfuerzo de 727 MPa y 3,88 mm para el esfuerzo de 577 MPa. Las constantes correspondientes a la ecuación de Paris –Erdogan (C y n) no presentan una variación significativa con el tamaño de la entalla. Para la tenacidad de fractura se encontró un valor promedio de 81 MPam1/2.