Effect of Surface Condition on Fatigue Life of 7075 Aluminium Alloy

Abstract

This study investigates the effects of surface treatments on the mechanical properties of 4 mm thick flat test specimens made from annealed AA 7075 alloy in three conditions: as-received, shot-peened, and electropolished. Experimental investigations, including cyclic stress response, fatigue life, microstructural observations, and mechanical properties, are conducted to provide insights into the fatigue behaviour of the alloy. The surface roughness (Ra) values were measured at 546 nm for as-received, 830 nm for shot-peened, and 72 nm for electropolished samples. Push-pull fatigue tests conducted at a stress amplitude of 500 MPa with a load ratio (R) of -1 yielded average fatigue lives of 1200 cycles for as-received, 990 cycles for shot-peened, and 2700 cycles for electropolished samples. These results align with the general observation that smoother surfaces yield better fatigue life, which can be explained by the influence of surface conditions on stress-strain behaviour, microstructure, and fracture mechanisms. The smoother surfaces have lower stress concentration points, so the propensity for crack nucleation and propagation is lower in these samples, leading to improved mechanical properties. Cette & eacute;tude examine les effets des traitements de surface sur les propri & eacute;t & eacute;s m & eacute;caniques d'& eacute;chantillons plats d'essais de 4 mm d'& eacute;paisseur fabriqu & eacute;s en alliage AA7075 recuit dans trois conditions: telle que re & ccedil;ue, grenaill & eacute;e et polie par & eacute;lectrolyse. O a r & eacute;alis & eacute; des & eacute;tudes exp & eacute;rimentales, y compris la r & eacute;ponse aux contraintes cycliques, la dur & eacute;e de vie en fatigue, les observations microstructurales et les propri & eacute;t & eacute;s m & eacute;caniques, pour fournir des informations sur le comportement & agrave; la fatigue de l'alliage. On a mesur & eacute; les valeurs de rugosit & eacute; de la surface (Ra) & agrave; 546 nm pour les & eacute;chantillons tels que re & ccedil;us, & agrave; 830 nm pour les & eacute;chantillons grenaill & eacute;s et & agrave; 72 nm pour les & eacute;chantillons polis par & eacute;lectrolyse. Des essais de fatigue pousser-tirer effectu & eacute;s & agrave; une amplitude de contrainte de 500 MPa avec un rapport de charge (R) de -1 a produit des dur & eacute;es de vie moyennes en fatigue de 1200 cycles pour les & eacute;chantillons tels que re & ccedil;us, de 990 cycles pour les & eacute;chantillons grenaill & eacute;s et de 2700 cycles pour les & eacute;chantillons polis par & eacute;lectrolyse. Ces r & eacute;sultats s'alignent avec l'observation g & eacute;n & eacute;rale selon laquelle des surfaces plus lisses produisent une meilleure dur & eacute;e de vie en fatigue, que l'on peut expliquer par l'influence des conditions de surface sur le comportement contrainte-d & eacute;formation, la microstructure et les m & eacute;canismes de rupture. Les surfaces plus lisses ont des points de concentration de contrainte inf & eacute;rieurs, de telle sorte que la propension & agrave; la nucl & eacute;ation et & agrave; la propagation de fissures est plus faible dans ces & eacute;chantillons, conduisant & agrave; des propri & eacute;t & eacute;s m & eacute;caniques am & eacute;lior & eacute;es.