Kształtowanie właściwości mechanicznych konsolidowanego plastycznie stopu aluminium RS442 w procesach obróbki cieplnej

• Autorzy: Motyka M. , Tokarski T. , Ziaja W. , Wędrychowicz M. , Sieniawski J.

Warianty tytułu

EN

Development of mechanical properties of plastically consolidated RS442 aluminium alloy by heat treatment methods

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Specjalistyczne metody rozdrabniania ziarn w metalach i ich stopach stanowią efektywny sposób poprawy ich właściwości mechanicznych. Zalicza się do nich konsolidację plastyczną szybko krystalizowanych form rozdrobnionych (płatków, proszków, itp.), umożliwiającą wytwarzanie półwyrobów i gotowych wyrobów o znacznie lepszych właściwościach użytkowych w porównaniu z elementami wytwarzanymi metodami tradycyjnymi. Konsolidację plastyczną uznaje się za interesującą metodę kształtowania mikrostruktury i właściwości mechanicznych stopów Al-Si. Może być alternatywą dla ich przeróbki plastycznej – utrudnionej ze względu na małą plastyczność tej grupy stopów. Konsolidowany plastycznie stop RS442 (AlSi12,5Fe5Cu3,5Mg1) charakteryzuje duże rozdrobnienie składników fazowych ich mikrostruktury (rozmiary ziarn osnowy <1 μm), co powoduje nawet 2-krotne zwiększenie wytrzymałości na rozciąganie. Stop ten zachowuje swoje duże właściwości wytrzymałościowe nawet po wyżarzaniu w temperaturze 450°C. Zakłada się, że proces wydzielania się faz międzymetalicznych kompensuje osłabienie tego stopu powodowane rozrostem ziarn osnowy. Przedstawiono wyniki badań stopu RS442 konsolidowanego plastycznie w procesie wyciskania. Wsad stanowił stop w postaci szybko krystalizowanych płatków (w procesie melt spinning). Wytworzone pręty poddano obróbce cieplnej: wyżarzaniu 450°C/2h oraz przesycaniu 475°C/1h w wodzie i starzenie w zakresie temperatury 50÷100°C. Wykonano badania mikrostruktury metodą SEM oraz właściwości mechanicznych – próba statyczna rozciągania (Rm, Rp0,2, A) i pomiar twardości. Stwierdzono, że umacnianie wydzieleniowe konsolidowanego plastycznie stopu RS442 powoduje zmniejszenie jego granicy plastyczności (ok. 25%) przy zachowaniu wytrzymałości na rozciąganie i zwiększeniu twardości (ok. 10%).

EN

Advanced methods for grain refinement in metals and alloys are effective way for improving their mechanical properties. They include plastic consolidation of rapid solidified disintegrated forms (flakes, powders, etc.) which enables manufacturing semi- and final products having much better operational properties comparing with traditional manufacturing methods. Plastic consolidation is acknowledged as particularly interesting method of development of microstructure and mechanical properties of Al-Si alloys. It can be alternative method for plastic working – difficult due to low plasticity of mentioned group of alloys. Characteristic feature of plastically consolidated RS442 alloy is high refinement of phase constituents (matrix grain size < 1 μm) which results in even doubled static tensile strength. Alloy in this conditions preserves its high strength also after annealing at the temperature of 450°C. It was assumed that precipitation process of intermetallic phases compensated material softening caused by matrix grains growth. Plastic consolidation of rapidly solidified RS442 alloy flakes was conducted by extrusion method. Produced rods were heat treated – annealing at 450°C for 2h and solution treatment at the temperature of 475°C (1h) with water quenching and following ageing in the temperature range of 50–100°C. SEM microscopic and mechanical properties (tensile and hardness tests) examinations were carried out. It was found that precipitation hardening of plastically consolidated RS442 alloy led to reduction of its yield stress (about 25%) and increase in hardness (about 10%) without essential effect on ultimate tensile strength.

Słowa kluczowe

PL

stopy aluminium; rozdrobnienie ziaren; konsolidacja plastyczna; obróbka cieplna; właściwości mechaniczne

EN

aluminium alloys; grain refinement; plastic consolidation; heat treatment; mechanical properties

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej
• Czasopismo: Obróbka Plastyczna Metali
• Rocznik: 2015
• Tom: T. 26, nr 4
• Strony: 335--342
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Motyka M.

• Politechnika Rzeszowska, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Katedra Materiałoznawstwa, al. Powstańców Warszawy 12, 35-959 Rzeszów, Poland

autor

Tokarski T.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Wydział Metali Nieżelaznych, Katedra Nauki o Materiałach i Inżynierii Metali Nieżelaznych, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Ziaja W.

• Politechnika Rzeszowska, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Katedra Materiałoznawstwa, al. Powstańców Warszawy 12, 35-959 Rzeszów, Poland

autor

Wędrychowicz M.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Wydział Metali Nieżelaznych, Katedra Nauki o Materiałach i Inżynierii Metali Nieżelaznych, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Sieniawski J.

• Politechnika Rzeszowska, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Katedra Materiałoznawstwa, al. Powstańców Warszawy 12, 35-959 Rzeszów, Poland

Bibliografia

• [1] Dybiec, Henryk, Motyka, Maciej. 2011. “Influence of grain refining on abrasive wear of submicrocrystalline Al-Si alloys.” Materials Science Forum 674 (3): 97–104.
• [2] Dybiec, Henryk. 2008. Submikrostrukturalne stopy aluminium. Krakow: Ucz. Wyd. Nauk.-Dyd.
• [3] Dybiec, Henryk 2007. “Plastic consolidation of metallic powders.” Archives of Metallurgy and Materials 52 (2): 161–170.
• [4] Motyka, Maciej, Tokarski, Tomasz, Ziaja, Waldemar, Dybiec, Henryk, Sieniawski Jan. 2013. “High cycle fatigue bending strength of rapidly solidified and plastic consolidated RS442 aluminium alloy.”Journal of Materials Science 48: 4796–4800.
• [5] Valiev, R.Z., Islamgaliev, R.K., Alexandrov, I.V. 2000. “Bulk nanostructured materials from severe plastic deformation.” Progress in Materials Science 45: 103–189.
• [6] Bazarnik, Piotr, Lewandowska, Małgorzata, Andrzejczuk, Mariusz, Kurzydlowski, Krzysztof J. 2012. “The strength and thermal stability of Al-5Mg alloys nano-engineered using methods of metal forming.” Materials Science and Engineering A556: 134–139.
• [7] Motyka, Maciej, Tokarski, Tomasz, Ziaja, Waldemar, Wędrychowicz, Mateusz. 2015. “The effect of heat treatment on static and dynamic mechanical properties of rapidly solidified and plastically consolidated RS442 aluminium alloy” Key Engineering Materials 641: 17–23.