Combination of equal channel angular pressing and hydrostatic extrusion as a method for effective grain refinement of Cu and a Cu-alloy

• Autorzy: Kulczyk M. , Bazarnik P. , Pachla W. , Skiba J. , Lewandowska M. , Kurzydłowski K. J.

Warianty tytułu

PL

Połączenie przeciskania przez kanal kątowy i wyciskania hydrostatycznego jako efektywna metoda rozdrabniania ziarna w miedzi i jej stopie

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this work pure copper and copper alloy CuCrZr were processed by severe plastic defonnation (SPD) using the combination of equal channel angular pressing (ECAP) and hydrostatic extrusion (HE). Transmission electron microscopy revealed ultra-fine grained (UFG) microstructure in both materials. It has been also proved that small addition of Cr and Zr significantly increased grain refinement level of ECAP + HE processed CuCrZr alloy. Microstructure changes resulted in a great increase in mechanical strength comparing with coarse grained materials. In the case of CuCrZr alloy, the yield strength (YS) increased by 1350%, whereas ultimate tensile strength (UTS) by 300%. The UFG samples possess reduced ductility compared to coarse grained ones, however the absolute values of their elongation are relatively high (over 10%).

PL

W pracy czysta miedź i stop miedzi CuCrZr były poddane dużemu odkształceniu plastycznemu przez połączenie metod przeciskania przez kanał kątowy (ECAP) i wyciskania hydrostatycznego (HE). Transmisyjna mikroskopia elektronowa ujawniła, że w obu materiałach otrzymano ultra drobnoziarnistą (UFG) strukturę. Ponadto pokazano, że niewielki dodatek Cr i Zr znacząco zwiększa stopień rozdrobnienia w próbce poddanej procesowi ECAP + HE. Porównując właściwości mechaniczne obrobio- nych materiałów z tymi dla materiałów wyjściowych, można powiedzieć, że rozdrobnienie struktury spowodowało znaczący wzrost właściwości mechanicznych badanych próbek. W przypadku stopu CuCrZr odnotowano 1350% wzrost wytrzymałości i 300% wzrost granicy plastyczności. Poprawa właściwości wytrzymałościowych odbyła się kosztem plastyczności, ale i tak wydłużenie do zerwania w obu materiałach przekracza 10%.

Słowa kluczowe

EN

grain refinement; equal channel angular pressing; hydrostatic extrusion; ECAP; HE; mechanical properties; dynamic recovery

PL

rozdrobnienie ziarna; przeciskanie przez kanał kątowy; wyciskanie hydrostatyczne; ECAP; HE; właściwości mechaniczne; zdrowienie dynamiczne

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 34, nr 4
• Strony: 314--316
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kulczyk M.

• Institute of High Pressure Physics of the Polish Academy of Sciences

autor

Bazarnik P.

• Faculty of Materials Engineering at Warsaw University of Technology

autor

Pachla W.

• Institute of High Pressure Physics of the Polish Academy of Sciences

autor

Skiba J.

• Institute of High Pressure Physics of the Polish Academy of Sciences

autor

Lewandowska M.

• Faculty of Materials Engineering at Warsaw University of Technology

autor

Kurzydłowski K. J.

• Faculty of Materials Engineering at Warsaw University of Technology

Bibliografia

• [1] Bata V., Pereloma E.: An alternative physical explanation of the Hall- Petch relation. Acta Mater. 52 (2004) 657÷665.
• [2] Furukawa M., Horita Z., Nemoto M., Valiev R. Z., Langdon T. G.: Microhardness measutements and Hall-Petch relationship in an Al-Mg alloy with submicrometer grain size. Acta Mater. 44 (1996) 4619÷4629.
• [3] Fu H. H., Benson D. J., Mayers M. A.: Analytical and computational description of effect of grain size on yield stress of metals. Acta Mater. 49 (2001) 2567÷2582.
• [4] Valiev R. Z., Islamgaliev R. K., Alexandrov I. V.: Bulk nanostructured materials from severe plastic deformation. Prog. Mater. Sci. 45 (2000) 103÷189.
• [5] Valiev R. Z., Langdon T. G.: Principles of equal-channel angular pressing as a processing tool for grain refinement. Prog. Mat. Sci. 51 (2006) 881÷981.
• [6] Xu Cheng, Horita Z., Langdon T. G.: The evolution of homogeneity in an aluminum alloy processed using high-pressure torsion. Acta Mater. 56 (2008) 5168-5176.
• [7] Pachla W., Kulczyk M., Swiderska-Środa A., Lewandowska M., Garbacz H., Mazur A., Kurzydłowski K. J.: Nanostructuring of metals by hydrostatic extrusion, proceedings of the 9th International ESAFORM Conference on Materials Forming. University of Strathclyde, Glasgow, UK, April 26-28 (2006) 535÷538.
• [8] Fang D. R., Zhang Z. F., Wu S. D., Huang C. X., Zhang H., Zhao N. Q. Li J. J.: Effect of equal channel angular pressing on tensile properties and fracture modes of casting Al-Cu alloys. Mater. Sci. Eng. A 426 (2006) 305÷313.
• [9] Loucif A., Figueiredo R. B., Baudin T., Brisset F., Chemam R., Langdon T. G.: Ultrafine grains and the Hall-Petch relationship in an Al-Mn-Si alloy processed by high preasure torsion. Mater. Sci. Eng. A 532 (2012) 139÷145.
• [10] Stepanov N. D., Kuznetsov A. V., Salishchev G. A., Raab G. I., Valiev R. Z.: Effect of cold rolling on microstructure and mechanical properties of copper subjected to ECAP with various numbers of passes. Mater. Sci. Eng. A 554 (2012) 105÷115.
• [11] Stolyarov V. V., Zhu Y. T., Alexandrov I. V., Lowe T. C., Valiev R. Z.: Grain refinement and properties of pure Ti processed by warm ECAP and cold rolling. Mater. Sci. Eng. A 343 (2003) 42÷50.
• [12] Zhilyaev A. P., Kim B. K., Szpunar J. A., Baro M. D., Langdon T. G.: The microstructural characterization of ultrafine-grained nickel. Mater. Sci. Eng. A 3911 (2005) 377÷389.
• [13] Kulczyk M., Pachla W., Mazur A., Suś-Ryszkowska M., Krasilnikov N., Kurzydłowski K. J.: Producing bulk nanocrystalline materials by combined hydrostatic extiusion and equal-channel angular pressing. Materials Science-Poland 25 (2007) 991÷999.
• [14] Kommel L., Hussainova I., Volobueva O. Microstructure and properties development of copper during severe plastic deformation. Mater. Design 28 (2007) 2121÷2128.
• [15] Zi A. Pure copper processed by extrusion preceded equal channel angular pressing. Mater. Charact. 61 (2010) 141÷144.
• [16] Takara N., Lee S-H., Tsuji N.: Ultrafine grained copper alloy sheets having both high strength and electric conductivity. Mater. Let. 63 (2009) 1757÷1760.
• [17] Wang Z., Zhong Y., Lei Z., Ren W., Ren Z., Deng K. J.: Microstructure and electrical conductivity of Cu-Cr-Zr alloy aged with dc electric current. Alloys Compd. 471 (2009) 172÷175.
• [18] Cabibbo M., A TEM Kikuchi pattern study on ECAP AA1200 via routes A, C, BC. Mater. Charact. 61 (2010) 613÷625.
• [19] Zyśk B., Kulczyk M., Lewandowska M., Kurzydłowski K. J.: Effect of heat treatment and hydrostatic extrusion on mechanical properties of a CuCrZr alloy. Arch. Metall. Mater. 55 (2010) 143÷149.
• [20] Mishra A., Kad B. K., Gregori F., Meyers M. A.: Microstructural evolution in copper subjected to severe plastic deformation: Experiments and analysis. Acta Mater. 55 (2007) 13÷28.
• [21] Kulczyk M., Zysk B., Lewandowska M. Kurzydłowski K. J.: Grain refinement in CuCrZr by SPD processing. Phys Status Solidi A 207 (2010)1136÷1138.