Microstructure and Mechanical Properties of AA5483 after Combination of ECAP and Hydrostatic Extrusion SPD Processes

• Autorzy: Kulczyk M. , Skiba J , Pachla W.

Warianty tytułu

PL

Mikrostruktura i właściwości mechaniczne stopu AA5483 po kombinacji procesów ECAP oraz wyciskania hydrostatycznego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Al-Mg alloys of the 5xxx series are strain hardenable and have moderately high strength, excellent corrosion resistance even in salt water, and very high toughness even at cryogenic temperatures to near absolute zero, which makes them attractive for a variety of applications, e.g. in systems exploited at temperatures as low as -270°C, and marine applications. The present study is concerned with the effect of a combination of 2 processes, which generate serve plastic deformation (SPD), equal channel angular pressing (ECAP) and hydrostatic extrusion (HE), on the microstructure and mechanical properties of an alloy that contain Al and Mg. The alloy was subjected to multi-pass ECAP followed by cumulative HE with a total true strain of 5.9. The microstructure of SPD samples was evaluated by transmission and scanning electron microscopy. The mechanical properties were determined by tensile tests and microhardness measurements. The combination of the two processes gave a uniform nanostructure with an average grain size of 70nm. The grain refinement taking place during the SPD processing resulted in the increase of the mechanical strength by 165% (YS) with respect to that of the material in the as- received state. The experiments have shown that the combination of HE and ECAP permits producing homogeneous nanocrystalline materials of large volumes.

PL

Stopy aluminium serii 5XXX (Al-Mg) umacniane odkształceńiowo charakteryzują się relatywnie wysoką wytrzymałością, bardzo dobrą odpornością korozyjną szczególnie w wodzie morskiej i bardzo wysoką odpornością udarnościową nawet w temperaturach kriogenicznych. Własności te sprawiają, że te stopy są atrakcyjne dla wielu zastosowań gdzie wymagana jest praca w niskich temperaturach, nawet do -270°C oraz praca w środowisku morskim. W przeprowadzonych badaniach określono wpływ kombinacji dwóch procesów generujących duże odkształcenia plastyczne, przeciskania przez kanał kątowy (ECAP) oraz wyciskania hydrostatycznego (HE), na mikrostrukturę i własności mechaniczne stopu 5483. Zastosowano kombinację procesu kumulacyjnego wyciskania hydrostatycznego poprzedzonego procesem ECAP z łącznym odkształceniem rzeczywistym 5.9. Badania mikrostrukturalne zostały przeprowadzone z wykorzystaniem transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Własności mechaniczne określono w statycznej próbie rozciągania oraz pomiarach mikrotwardości. Kombinacja obu procesów pozwoliła uzyskać materiał o jednorodnej nanostrukturze o średniej wielkości ziarna 70nm. Rozdrobnienie struktury spowodowało wzrost własności mechanicznych (granicy plastyczności) o około 165% w porównaniu do materiału przed odkształceniem plastycznym. Przeprowadzone eksperymenty wykazały że kombinacja procesów HE oraz ECAP pozwala na wytwarzanie jednorodnych nanomateriałów w dużych objętościach.

Słowa kluczowe

EN

severe plastic deformation; hydrostatic extrusion; nanocrystalline structure; grain refinement; aluminum alloy

PL

odkształcenie plastyczne; wyciskanie hydrostatyczne; struktura nanokrystaliczna; rozdrobnienie ziarna; stop aluminium

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 59, iss. 1
• Strony: 163--166
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab

Twórcy

autor

Kulczyk M.

• Polish Academy of Sciences, Institute of High Pressure Physics (Unipress), 29/37 Sokolowska Str., 01-142 Warszawa, Poland

autor

Skiba J

• Polish Academy of Sciences, Institute of High Pressure Physics (Unipress), 29/37 Sokolowska Str., 01-142 Warszawa, Poland

autor

Pachla W.

• Polish Academy of Sciences, Institute of High Pressure Physics (Unipress), 29/37 Sokolowska Str., 01-142 Warszawa, Poland

Bibliografia

• [1] R. Valiev, Nanostructuring of metals by severe plastic deformation for advanced properties, Nature 3, 511-516 (2004).
• [2] M. Kulczyk, J. Skiba, S. Przybysz, W. Pachla, P. Bazarnik, M. Lewandowska, High strength silicon bronze (C65500) obtained by hydrostatic extrusion, Archives of Metallurgy and Materials 57, 859-862 (2012).
• [3] V. M. Segal, Materials processing by simple shear, Mater. Sci. Eng. A 197, 157-164 (1995).
• [4] R. Valiev, R. K. Islamgaliev, I. V. Alexandrov, Bulk nanostructured materials from severe plastic deformation, Progress in Materials Science 45, 103-189 (2000).
• [5] A. P. Zhilyaev, B. K. Kim, J. A. Szpunar, M. D. Baro, T. G. Langdon, The microstructural characteristics of ultrafine-grained nickel, Materials Science and Engineering A391, 377-389 (2005).
• [6] M. Richert, J. Richert, B. Leszczynska-Madej, A. Hotlos, M. Maslanka, W. Pachla, J. Skiba, AgSnBi powder consolidated by composite mode of deformation, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 39, 161-167 (2010).
• [7] W. Pachla, M. Kulczyk, A. Mazur, M. Sus-Ryszkowska, UFGand nanocrystalline microstructures produced by hydrostatic extrusion of multifilament wires, International Journal of Materials Research 100, 984-990 (2009).
• [8] B. Zysk, M. Kulczyk, M. Lewandowska, K. J. Kurzydłowski, Effect of heat treatment and hydrostatic extrusion on mechanical properties ofa Cu-CrZr alloy, Archives of Metallurgy and Materials 55, 143-149 (2010).
• [9] W. Pachla, A. Mazur, J. Skiba, M. Kulczyk, S. Przybysz, Wrought magnesium alloys ZM21, ZW3 and WE43 processed by hydrostatic extrusion with back pressure. Archives of Metallurgy and Materials 57, 485-493 (2012).
• [10] W. Pachla, M. Kuczyk, M. Sus-Ryszkowska, A. Mazur, K. J. Kurzydłowski, Nanocrystalline titanium produced by hydrostatic extrusion, Journal of Materials Processing Technology 205, 173-182 (2008).
• [11] M. Kulczyk, W. Pachla, A. Mazur, M. Sus-Ryszkowska, N. Krasilnikov, K. J. Kurzydłowski, Producing bulk nanocrystalline materials by combined hydrostatic extrusion and equal channel angular pressing, Materials Science Poland 25, 4, 991-999 (2007).
• [12] P. Czarkowski, A. T. Krawczynska, R. Slesinski, T. Brynk, J. Budniak, M. Lewandowska, K. J. Kurzydłowski, Low temperature mechanical properties of 316Ltype stainless steel after hydrostatic extrusion, Fusion Engineering and Design 86, 2517-2521 (2011).
• [13] M. Kulczyk, B. Zysk, M. Lewandowska, K. J. Kurzydłowski, Grain refinement in CuCrZr by SPD processing, Physica Status Solidi A207, 1136-1138 (2010).
• [14] P. Bazarnik, M. Lewandowska, M. Andrzejczuk, K. J. Kurzydłowski, The strength and thermal stability of Al-5Mg alloys nano-engineered using methods of metal forming, Materials Science and Engineering A556, 134-139 (2012).
• [15] K. Lu, Novel properties of nanostructured metals, Materials Science Forum 475-479, 21-30 (2005).

Uwagi

This work was carried out within a NANOMET Project financed under the European Funds for Regional Development (Contract No. POIG.01.03.01-00-015/08).