Evaluation of Fatigue Damage of Metal Matrix Composite by LFB Acoustic Microscopy

Line-Focus-Beam 초음파 현미경을 이용한 금속복합재료의 피로손상에 관한 연구

Composites composed of a precipitation harden 2124 alloy matrix reinforced by SiC whiskers, which are fabricated by powder metallugy, are suscepttible to fatigue damage due to the pile-up of moving dislocation and the microcrack initiation along SiC-Al interfaces, especially at the external surfaces of a body. The initial process, such as pile-up of dislocation or microcrack, that corresponds to the stage I during fatigue failure process are too small to be detected and characterized by conventional ultrasonic technique. This paper describes the applicability of an acoustic microscope with Line-Focus-Beam(LFB) lens of 225MHz to evaluate fatigue damage of SiC whiskers reinforced Al alloy. The specimens which were 6.6mm thick, 13mm wide, and 105mm long in the gage section were fatigued in tension-tension under load control. The velocity of leaky surface and leaky pseudosurface acoustic waves are obtained by FFT analysis technique from V(z) curve which is a record of output of piezoelectric transducer. These results are discussed with the change of number of fatigue cycles. The result obtained by acoustic microscope is compared with that by ultrasonic technique generated at 5MHz with conventional surface wave transducers.

분말 야금법에 의해 제조된 SiC휘스커 강화 2124알루미늄 복합재료(SiCw/2124 Al)에 피로하중이 작용할 경우 복합재료의 계면에 있어서의 전위의 집적현상으로 인해 피로손상에 매우 민감하다. 그러나 이와같은 계면에 있어서의 전위의 집적현상으로 발생하는 피로미소균열의 검출 및 그 특성 평가에 대해서는 종래의 초음파 기술로서는 많은 문제점이 지적되고 있다. 본 논문은 SiC 휘스커 강화 알루미늄 복합재료에 있어서의 초기 피로손상을 평가하기 위하여 최근 새로운 비파괴 기법인 선집속 빔초음파 현미경의 적용 가능성에 대하여 연구하였다. 이를 위해 SiCw/2124 Al 복합재료 시험편에 대해 하중제어하에서 누설표면파와 누설유사표면파의 속도를 V(z)곡선으로 부터 FFT해석으로 구해 그 특성에 대하여 검토하였다. 또 주파수 5MHz에 대한 종래의 표면파 기법에 의하여 얻어진 결과와 고주파 초음파 현미경에 의하여 구해진 결과를 비교 검토 하였다.