Thermo-Mechanical Fatigue Damage and Deformation Mechanisms of Metal Matrix Composites: Experimental and Numerical Approach
Project goals
This project aims to bridge the experimental and theoretical aspects of deformation and damage mechanisms under Thermo-Mechanical Fatigue (TMF) loading in additively manufactured Metal Matrix Composite (MMC) strengthened by TiB2 nano-dispersion. To further advance high-temperature material design for cutting-edge components, it is necessary to understand the fundamental processes behind the high-temperature strength of MMCs, especially under life-limiting conditions like TMF. The synergistic effects of fatigue, creep, and oxidation under complex TMF loading are crucial, with the dominant mechanism changing with a phase shift between mechanical and thermal components. The aims include providing experimental evidence on deformation and damage mechanisms supported by novel constitutive and damage microstructure-sensitive models. Therefore, the effect of oxidation-induced cracking, cavity formation along grain boundaries and dislocation/TiB2 interaction will be of interest. Microstructural and mechanical data will serve as a backbone for crystal viscoplasticity modelling.
Keywords
viscoplasticitythermo-mechanical low-cycle fatigueadditive manufacturingdeformation mechanismsdamage mechanismslife prediction
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
SGA0202500001
Main participants
Ústav fyziky materiálů AV ČR, v. v. i.
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
25-16307S
Alternative language
Project name in Czech
Mechanismy poškození a deformace kompozitů s kovovou matricí při termomechanické únavě: Experimentální a numerický přístup
Annotation in Czech
Tento projekt cílí na propojení experimentální a teoretické roviny deformačních a degradačních mechanismů poškození působících při termomechanickém únavovém (TMU) zatížení v aditivně vyrobeném kompozitu s kovovou matricí (KKM), který bude zpevněn nano-disperzí TiB2. Pro další posunutí hranice vysokoteplotního materiálového designu špičkových komponent je nutné pochopit základní procesy, které stojí za vysokoteplotní pevností KKM, zejména v mezních stavech jako je TMU. Při komplexním TMU zatížení je klíčový synergický efekt únavy, creepu a oxidace, kdy se dominantní mechanismus mění s fázovým posunem mezi mechanickou a tepelnou složkou zatížení. Cílem projektu je přinést experimentální poznatky o mechanismech deformace a poškození, které budou podpořené novými mikrostrukturně citlivými konstitutivními modely a modely poškození. Proto bude předmětem zájmu vliv oxidace na iniciaci trhlin, kavitace podél hranic zrn a interakce dislokace/TiB2. Detailní mikrostrukturní analýza a mechanické údaje budou sloužit jako základ pro modelování krystalové viskoplasticity.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
OECD FORD - main branch
20501 - Materials engineering
OECD FORD - secondary branch
20302 - Applied mechanics
OECD FORD - another secondary branch
20301 - Mechanical engineering
GB - Agricultural machines and construction
JG - Metallurgy, metal materials
JP - Industrial processes and processing
JQ - Machinery and tools
JR - Other machinery industry
JT - Propulsion, engines and fuels
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2025
Realization period - end
Dec 31, 2027
Project status
Z - Beginning multi-year project
Latest support payment
—
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP25-GA0-GA-R
Data delivery date
Mar 13, 2025
Finance
Total approved costs
9,986 thou. CZK
Public financial support
9,986 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
9 986 CZK thou.
Public support
9 986 CZK thou.
100%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Materials engineering
Solution period
01. 01. 2025 - 31. 12. 2027