The 2D characterization of pores shape in sintered material before and after deformation

• Autorzy: Chrapoński Jacek , Roskosz Stanisław , Madej Łukasz

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2019.4.3

Warianty tytułu

PL

Charakterystyka 2D kształtu porów w spiekanym materiale przed i po odkształceniu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The specimens sintered from Distaloy AB iron powder have been examined to evaluate evolution of morphological characteristics under complex deformation conditions. The sintering procedure, in particular, the pressure and the temperature have been adjusted in order to obtain about a 15% porosity level. All examinations were performed on the specimen in as-sintered state, as well as after plastic deformation (compression with cyclic torsion). The volume fraction and pores shape have been described quantitatively before and after deformation. On the basis of statistical analysis, it was found that compression with cyclic torsion with amplitude 3° and frequency 0.5 Hz better reduce porosity than deformation with amplitude 6° and frequency 1 Hz. All shape factors that were used to describe pores geometry, except convexity, differ significantly after plastic deformation in comparison to values before deformation. The Principal Component Analysis of the pores shape factors showed, that it is possible to reduce the characterization of the pores to two principal components. Alternatively, it is sufficient to fully characterize pores shape with three shape factors: circularity, Malinowska’s factor and not correlated with them aspect ratio.

PL

Właściwości materiałów porowatych silnie zależą od cech geometrycznych porów: ich objętości względnej, wielkości, kształtu, rozmieszczenia itp. Odkształcenie plastyczne materiałów porowatych jest procesem, który zmienia ich właściwości, również wskutek zmiany cech porowatości. W trakcie odkształcenia plastycznego morfologia i liczba porów zmienia się, wpływając na właściwości materiału. Kontrola i możliwość kształtowania właściwości materiałów porowatych wymaga wiedzy dotyczącej zmian morfologii porów, przede wszystkim kształtu określanego na podstawie pomiarów na obrazach mikrostruktury zarejestrowanych podczas badań zgładów metalograficznych. Celem pracy było określenie zmian objętości względnej i kształtu porów po ściskaniu z cykliczną rotacją spiekanych próbek oraz dobór współczynników kształtu porów najlepiej charakteryzujących morfologię porów po odkształceniu plastycznym.

Słowa kluczowe

EN

sintered material; pore shape; plastic deformation; quantitative description; principal component analysis

PL

materiał spiekany; kształt porów; odkształcenie plastyczne; opis ilościowy; analiza składowych głównych

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 40, nr 4
• Strony: 98--102
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Chrapoński Jacek

• Silesian University of Technology, Institute of Materials Engineering, Katowice

autor

Roskosz Stanisław

• Silesian University of Technology, Institute of Materials Engineering, Katowice

autor

Madej Łukasz

• AGH University of Science and Technology, Kraków

Bibliografia

• [1] Chawla N., Deng X.: Microstructure and mechanical behavior of porous sintered steels. Materials Science and Engineering A 390 (1–2) (2005) 98÷112.
• [2] Potecaşu F., Marin M., Potecaşu O., Drugescu E.: Influence of porosity on mechanical properties of powder metallurgy alloys. The Annals of “DUNAREA DE JOS” University Of Galati Fascicle IX Metallurgy and Materials Science (2014).
• [3] Cao Y. J., Shen W. Q., Shao J. F., Burlion N.: Influences of micro-pores and meso-pores on elastic and plastic properties of porous materials. European Journal of Mechanics/A Solids 72 (2018) 407÷423.
• [4] Lihe Qian, Xiaona Cui, Dongdong Li, Shuai Liu, Jiangying Meng, Fucheng Zhang, Honglan Xie: Cyclic deformation fields interactions between pores in cast high manganese steel. International Journal of Plasticity 112 (2019) 18÷35.
• [5] Hiroshi Utsunomiya, Ryo Matsumoto: Deformation processes of porous metals and metallic foams (review). Procedia Materials Science 4 (2014) 245÷249
• [6] Pomonis P., Margellou A.: The pore length, the pore number and the pore anisotropy distributions in porous materials. Microporous and Mesoporous Materials 271 (2018) 41÷51.
• [7] Zhimin Xu n, XuelingFan,WeixuZhang,T.J.Wang: Numerical analysis of anisotropic elasto-plastic deformation of porous materials with arbitrarily shaped pores. International Journal of Mechanical Sciences 96–97 (2015) 121÷131.
• [8] Barkov L. A., Samodurova M. N., Trofimov E. A.: Computer simulation of porous material plastic deformation. Procedia Engineering 206 (2017) 533÷539.
• [9] Doroszko M., Seweryn A.: A new numerical modelling method for deformation behaviour of metallic porous materials using X-ray computed microtomography. Materials Science & Engineering A 689 (2017) 142÷156.
• [10] Madej L., Perzyński K., Składzień M., Tkocz M., Rosiak M., Grosman F.: Application of the GTN model to numerical simulation of Distaloy AB sinters behaviour under complex loading conditions. Archives of Metallurgy and Materials 63 (2018) 1937÷1942.
• [11] Madej L., Mojżeszko M., Chrapoński J., Roskosz S., Cwajna J.: Digital material representation model of porous microstructure based on 3D reconstruction algorithm. Archives of Metallurgy and Materials 62 (2017) 563÷569.
• [12] Madej L., Legwand A., Mojzeszko M., Chraponski J., Roskosz S., Cwajna J.: Experimental and numerical two- and three-dimensional investigation of porosity morphology of the sintered metallic material. Archives of Civil and Mechanical Engineering 18 (4) (2018) 1520÷1534.
• [13] Szala J., Kuc D.: Determination of pearlite morphology in high-carbon hot rolled steel. Archives of Metallurgy and Materials 62 (1) (2017) 313÷318.
• [14] Rzychoń T., Szala J., Kiełbus A.: Microstructure, castability, microstructural stability and mechanical properties of ZRE1 magnesium alloy. Archives of Metallurgy and Materials 57 (2012) 252÷254.
• [15] Brent Neal F., Russ J. C.: Measuring shape. CRC Press, London, New York (2012).
• [16] Velichko A., Mücklich F.: Shape analysis and classification of complex objects applied to graphite in cast iron. Proc. 9th European Congress for Stereology and Image Analysis, Zakopane (2005).

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).