Effect of SPD processing on the structure and properties of Al–Mg alloy

• Autorzy: Snopiński P. , Tański T. , Król M.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2018.1.1

Warianty tytułu

PL

Wpływ procesu SPD na strukturę i właściwości mechaniczne stopu Al–Mg

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Severe plastic deformation processes are one of the most promising methods for mechanical properties improvement through the grain refinement and strain accumulation. In the recent years, there is considerable interest in the application of the Equal Channel Angular Pressing method that is an effective tool for attaining ultrafine grain sizes in polycrystalline materials. A significant advantage of this method in comparison to conventional metalworking processes, such as extrusion and rolling, is that very high strains may be attained without any change in the cross-sectional dimensions of the sample. However, metalworking process of aluminium alloys may be complicated because of the alloying additions. It is known that aluminum–magnesium alloys are hardly deformable because the addition of Mg decreases workability. Thus there is a need to investigate the effect of the combination of heat treatment with SPD to simultaneously increase the workability and mechanical properties through the grain refinement. The research aimed to study the microstructure evolution of the AlMg5 alloy subjected to the heat treatment, ECAP and post-ECAP annealing. Microhardness measurements and tensile tests were undertaken to determine the mechanical properties of the AlMg5 alloy in different states. The results obtained show the relationship between the microstructure and the mechanical properties of the material.

PL

Głównym celem zrealizowanych badań była analiza mechanizmów umocnienia oraz dobór optymalnych warunków technologicznych wpływających na polepszenie: podatności na przeróbkę plastyczną oraz właściwości mechanicznych trudno odkształcalnego stopu aluminium o 5% zawartości magnezu, który poddano intensywnemu odkształceniu plastycznemu z wykorzystaniem metody przeciskania przez kanał kątowy (ECAP). Zwiększanie się liczby defektów struktury w materiałach metalowych skutkuje wzrostem wytrzymałości, jednocześnie pogorszając plastyczność, dlatego wykorzystując tradycyjną obróbkę cieplną w połączeniu z technologiami intensywnego odkształcenia plastycznego, uzyskano materiał o zbalansowanej kombinacji obu właściwości. Jedną z zastosowanych technik pozwalających na poprawę właściwości plastycznych materiałów ultradrobnoziarnistych było wytworzenie struktury bimodalnej zapewniającej zbalansowaną kombinację właściwości — dużą wytrzymałość i lepszą plastyczność.

Słowa kluczowe

EN

aluminum; SPD; ECAP; structure

PL

aluminium; intensywne odkształcenie plastyczne; ECAP; struktura

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 39, nr 1
• Strony: 2--7
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Snopiński P.

• Department of Materials Processing Technology, Management and Technology in Materials, Institute of Engineering Materials and Biomaterials, Silesian University of Technology, Gliwice

autor

Tański T.

• Department of Materials Processing Technology, Management and Technology in Materials, Institute of Engineering Materials and Biomaterials, Silesian University of Technology, Gliwice

autor

Król M.

• Department of Materials Processing Technology, Management and Technology in Materials, Institute of Engineering Materials and Biomaterials, Silesian University of Technology, Gliwice

Bibliografia

• [1] Snopiński P., Tański T., Hilser O., Matysiak W., Wiśniowski M., Krzemiński Ł., Tillova E.: Effect of equal channel angular pressing combined with heat treatment on structure and properties of AlMg3 aluminium alloy. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 73/1 (2015) 36÷44.
• [2] Valiev R. Z., Langdon T. G.: Principles of equal-channel angular pressing as a processing tool for grain refinement. Progress in Materials Science 51/7 (2006) 881÷981.
• [3] Abd El Aal M. I., Sadawy M. M.: Influence of ECAP as grain refinement technique on microstructure evolution, mechanical properties and corrosion behavior of pure aluminum. T. Nonferr. Metal. Soc. (English Edition) 25 (12) (2015) 3865÷3876.
• [4] Agwa M. A., Ali M. N., Al-Shorbagy A. E.: Optimum processing parameters for equal channel angular pressing. Mech. Mater. 100 (2016) 1÷11.
• [5] Król M., Snopiński P., Tomiczek B., Tański T., Pakieła W., Sitek W.: Structure and properties of the Al alloy in as-cast state and laser surface treatment. P. Est. Acad. Sci. 65/2 (2016) 107-116 doi:10.3176/proc.2016.2.07.
• [6] Snopiński P., Tański T., Labisz K., Rusz S., Jonsta P., Król M.: Wrought aluminium-magnesium alloys subjected to SPD processing. Int. J. Mater. Res. 107 (2016) 1÷9 doi:10.3139/146.111383.
• [7] Tański T., Snopiński P., Pakieła W., Borek W., Prusik K., Rusz S.: Structure and properties of AlMg alloy after combination of ECAP and post- ECAP ageing. Archives of Civil and Mechanical Engineering 16/3 (201) 325÷334.
• [8] Snopiński P., Tański T., Sroka M., Kremzer M.: The effect of heat treatment conditions on the structure evolution and mechanical properties of two binary Al–Mg aluminium alloys. Metalurgija 56 (3–4) (2017) 329÷332.
• [9] Chatterjee A., Sharma G., Sarkar A., Singh J. B., Charkavartty J. K.: A study on cryogenic temperature ECAP on the microstructure and mechanical properties of Al–Mg alloy. Mat. Sci. Eng. A-Struct. 556 (2012) 653÷657.
• [10] Dobrzański L. A., Czaja M., Borek W., Labisz K., Tański T.: Influence of hot-working conditions on a structure of X11MnSiAl17–1–3 steel for automotive industry. International Journal of Materials and Product Technology 51/ 3 (2015) 264÷280.
• [11] Horita Z., Smith D. J., Furukawa M., Nemoto M., Valiev R. Z., Langdon T. G.: An investigation of grain boundaries in submicrometer-grained Al–Mg solid solution alloys using high-resolution electron microscopy. J. Mater. Res. 11/8 (1996) 1880÷1890.
• [12] Jiang D., Ning J., Sun J., Hu Z., Hou Y.: Annealing behavior of Al–Mg–Mn alloy processed by ECAP at elevated temperature. T. Nonferr. Metal. Soc. (English Edition) 18/2 (2008) 248÷254.
• [13] Koch C. C.: Optimization of strength and ductility in nanocrystalline and ultrafine grained metals. Scripta. Mater. 49/7 (2003) 657÷662.
• [14] Sabirov I., Murashkin M. Y., Valiev R. Z.: Nanostructured aluminium alloys produced by severe plastic deformation: New horizons in development. Mat. Sci. Eng. A-Struct. 560 (2013) 1÷24.
• [15] Wang J., Horita Z., Furukawa M., Nemoto M.: An investigation of ductility and microstructural evolution in an Al–3% Mg alloy with submicron grain size. J. Mater. Res. 8/11 (1993) 2810÷2818.
• [16] Korn M., Lapovok R., Bohner A., Hoppel H. W., Mughrabi H.: Bimodal grain size distributions in UFG materials produced by SPD — their evolution and effect on the fatigue and monotonic strength properties. Kovove Mater. 49 (2011) 51÷63.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).