Rozdrobnienie ziarna stopu AlMn1Cu przez duże odkształcenie plastyczne (SPD)

• Autorzy: Rusz S. , Čížek L. , Dutkiewicz J. , Tylšar S. , Salajka M. , Divin V. , Kedroň J. , Klos M.

Warianty tytułu

EN

Grain Refinement of AlMn1Cu Alloy by Severe Plastic Deformation

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Duże odkształcenie plastyczne SPD to technika stosowana w produkcji materiałów o ultradrobnej strukturze (UFG), oparta o intensywne rozdrobnienie ziarna. Dla procesu tego bezwzględnie najważniejsza jest sprawność. Najbardziej znanymi technologiami, które są aktualnie najintensywniej rozwijane są: ECAP, C2S2, CONFORM, HPT, CCDC, ARB oraz CGP. W opracowaniu dokonano analizy technologii ECAP, gdzie istotna poprawa sprawności procesu osiągana jest przez zmianę technologii narzędzia, a przez to zmianę ścieżki deformacji, co znacznie przybliża wizję wdrożenia tej technologii do przemysłu. Wpływ zmiany geometrii wkładki narzędzi ECAP na osiągnięcie wysokiego stopnia odkształcenia, z czym wiąże się wzrost sprawności procesu (tzn. osiągnięcie wymaganej średniej wielkości ziarna przy mniejszej ilości przejść przez narzędzie formujące) przedstawiono na przykładzie stopu AlMn1Cu wyprodukowane przez firmę AL Invest Bridlicna a.s. Dokonano zarówno matematycznej symulacji, jak i fizycznego przeciśnięcia próbek przez narzędzie ECAP. Badanie zostało skoncentrowane na podwyższeniu twardości i średniej wielkości ziarna w klasycznej geometrii kanałów ECAP w porównaniu z narzędziem ECAP o zmodyfikowanej geometrii, gdzie kanał poziomy został odchylony o 20° względem osi „x”, oraz w porównaniu z geometrią, gdzie w kanale poziomym utworzona została linia śrubowa (elektroerozyjnie). Dodatkowo, dla poszczególnych rodzajów geometrii ECAP wykonana została analiza metalograficzna struktury z wykorzystaniem transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM) oraz przez pozyskanie obrazów dyfrakcyjnych w wybranych obszarach próbki (SAED). Sprawność nowego projektu została jednoznacznie potwierdzona.

EN

Severe plastic deformation is basic process used in technologies for production of ultra-fine grained materials (UFG), using the principle of high disintegration of grain. Efficiency of the given process is therefore of utmost importance. The best known technologies that are currently being intensively developed are the following ones: ECAP, C2S2, CONFORM, HPT, CCDC, ARB and CGP. The paper analyses the ECAP technology, where substantial enhancement of the process efficiency is achieved by change of tool geometry and therefore by change of deformation route, which significantly approaches implementation of this technology into industrial practice. Influence of change of geometry of the ECAP tool insert on achievement of high degree of deformation and thus on the increased efficiency of the process (i.e. achievement of the required mean grain size at significantly lower number of passes through the forming tool) has been demonstrated on the alloy AlMn1Cu manufactured by the company AL Invest Bridlicna a.s. Both mathematical simulation and practical extrusion of samples through the ECAP tool have been performed. Research was focused on the resulting magnitude of hardness and mean grain size in classical geometry of ECAP channels in comparison with modified geometry of the ECAP tool, where horizontal channel was deflected in respect to the axis “x“ by 20°, and in comparison with geometry, when helical line was created (by sparking) into part of horizontal channel. Moreover, metallographic analysis of structure realised on TEM and SAED was applied to individual types of ECAP channel geometry. Efficiency of new design has been confirmed unequivocally.

Słowa kluczowe

PL

powtarzalna obróbka plastyczna; metoda ECAP; twardość; analiza metalograficzna

EN

SPD process; severe plastic deformation; ECAP method; hardness; metallographic analysis

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej
• Czasopismo: Obróbka Plastyczna Metali
• Rocznik: 2014
• Tom: T. 25, nr 2
• Strony: 87--98
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Rusz S.

• VSB – Politechnika Ostrawska, Republika Czeska

autor

Čížek L.

• VSB – Politechnika Ostrawska, Republika Czeska

autor

Dutkiewicz J.

• Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN, Kraków

autor

Tylšar S.

• VSB – Politechnika Ostrawska, Republika Czeska

autor

Salajka M.

• VSB – Politechnika Ostrawska, Republika Czeska

autor

Divin V.

• VSB – Politechnika Ostrawska, Republika Czeska

autor

Kedroň J.

• VSB – Politechnika Ostrawska, Republika Czeska

autor

Klos M.

• Visteon-Autopal s.r.o., Republika Czeska

Bibliografia

• [1] Valiev R.Z., Islamgaliev R.K., Alexandrov I.V.: Bulk Nanostructured Materials from Plastic Deformation. Wyd. 1(2000), s. 103.
• [2] Berta M., Orlov D., Prangnell P.B.: Grain refinement response during twist extrusion of an Al-0.13% Mg alloy.International Journal of Materials Research vol. 98 nr 3 (2007), s. 200–204.
• [3] Horita Z., Kishikawa K., Kimura K., Tatsumi K., Langdon T.G.: Grain Refinement of High-Purity FCC Metals Using Equal-Channel Angular Pressing. Materials Science Forum vol. 558–559 (2007), s. 1273–1278.
• [4] Chang H., Wang X.J., Zheng M.Y., KUN W.: Effect of ECAP on the microstructure and tensile properties magnesium matrix composite. Adv. Material Science and Forum vol. 358. nr 9 (2007), s. 1342–1345.
• [5] Latych V.V., Semenova, I., Kandarov L.L.: Microstructure and properties of Ti rods produced by multi-step SPD. Adv. Material Science and Forum vol. 503 nr 1 (2006), s. 763–768.
• [6] Mazurina I., Svidkov O., Kaibyshev R., Miura H.: Effect of deformation temperature on microstructure in 2219 aluminium alloy during ECAP. Adv. Materials Science and Forum vol. 559 nr 12 (2007), s. 554–550.
• [7] Sidikov O., Sakai T., Afotkratova E., Tsuzaki K.: Microstructural evolution in a commercial alloy during ECAP at 300°C. Adv. Material Science and Forum vol. 558 nr 11 (2007), s. 579–584.
• [8] Valiev R.Z.: The new SPD processing trends to fabricate bulk nanostructure materials. Adv. Material Science and Forum vol. 114 nr 6 (2007), s. 7–18.
• [9] Varyukhin V., Synkov S., Orlov D.: Application of twist extrusion. Adv. Materials Science and Forum vol. 504 nr 1 (2006), s. 335–338.
• [10] Zhilyaev A.P., Langdon T.G.: Using high-pressure torsion for metal processing: Fundamentals and applications. Progress in Materials Science vol. 53 nr 6 (2008), s. 893–979.