Properties and structure of wires extruded by cyclic extrusion compression method

• Autorzy: Richert M. , Richert J. , Leszczyńska-Madej B. , Hotloś A.

Warianty tytułu

PL

Własności i struktura drutów wyciskanych metodą cyklicznego wyciskania spęczającego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The Cyclic Extrusion Compression method belongs to the group of severe plastic deformation processes (SPD) leading to the intense diminishing of microstructure to ultra-grained and nanograined sizes. Nowadays more frequent after the SPD processes, the additional deformation is exerted which purpose the continuation of the grain size is diminishing. The structural effect of the additional deformation process depends on the numerous parameters and its prediction not always is possible. The main purpose of the work was the analysis of the influence of additional deformation on the microstructure diminishing of AlMgSi alloy and pure copper deformed earlier by the CEC method. AlMgSi alloy was deformed in the range of true strains phi = 1.3-16 (10/8.5 mm) by using the CEC method. The samples of AlMgSi alloy after the CEC deformation was directly extruded to wires from the previous diameter 10 mm to the diameter 3.2 mm. The additional deformation exerted in the successive extrusion had value phi = 2.3. The copper monocrystals were deformed by the CEC in the range of strains phi = 4.6-13.9 (10/9 mm). The polycrystalline copper was deformed by CEC method in the range of strains phi = 1.3-20.8 (10/8.5 mm). After the CEC the monocrystalline copper samples were directly extruded to wires with 3.2 mm in diameter. The additional strain in the successive extrusion achieved value phi = 2.3. Polycrystalline samples were extruded to 4 mm diameter wires, and additional deformation achieved value phi = 1.8. It was found that the combined deformation in the case of the AlMgSi alloy leads to the growth of grains, which mean size established at the level of about 200 nm. The effect of grain growth was reduction of microhardness of alloy of about 20 % in comparison to the microhardness after the CEC. The opposite phenomenon was found in the case of the copper wires, in which the mean size of grains diminished after the extra deformation; in monocrystals on the average of about 25 % and in polycrystalline samples of about 50% in comparison to the mean size after the CEC. It was found that the microhardness level increased in copper wire of about 9-29 %. The results suggests that the differences in the stacking fault energy of the investigated materials, influence on the stored energy level, contribute to the proceed changes of microstructure and properties.

PL

Metoda Cyklicznego Wyciskania Spęczającego należy do grupy metod intensywnych odkształceń plastycznych (SPD) prowadzących do rozdrobnienia struktury do rozmiarów ultra-drobnoziarnistych lub nanometrycznych. Obecnie coraz częściej po procesach SPD jest stosowane wywieranie dodatkowej deformacji, której celem jest kontynuacja rozdrobnienia ziarna. Strukturalne skutki dodatkowego odkształcenia zależą od licznych czynników, a przewidzenie ich wpływu nie zawsze jest możliwe. Głównym celem pracy była analiza wpływu dodatkowego odkształcenia na rozdrobnienie mikrostruktury stopu AlMgSi oraz czystej miedzi, odkształconych wcześniej metodą CWS. AlMgSi stop został odkształcony metodą CWS w zakresie odkształceń rzeczywistych phi = 1,3-16 (10/8,5 mm). Po procesie CWS próbki ze stopu AlMgSi zostały współbieżnie wyciśnięte z początkowej średnicy 10 mm do średnicy 3,2 mm. Dodatkowe odkształcenie wywierane w kolejnym procesie wyciskania osiągnęło wartość phi = 2,3. Monokryształy miedzi odkształcono metodą CWS w zakresie odkształceń phi = 4,6-13,9 (10/9 mm). Polikrystaliczna miedź została odkształcona w zakresie odkształceń rzeczywistych phi = 1,3-20,8 (10/8,5 mm). Po odkształceniu metodą CWS próbki z monokryształów miedzi zostały wyciśnięte do postaci drutów o średnicy 3,2 mm. Dodatkowe odkształcenie w kolejnym procesie deformacji osiągnęło wartość phi = 2,3. Natomiast polikrystaliczna miedź została wyciśnięta do drutów o średnicy 4 mm, z dodatkowym odkształceniem phi = 1,8. Stwierdzono, że połączone odkształcenie w przypadku stopu AlMgSi prowadzi do rozrostu ziarna, którego średnia wartość ustaliła się na poziomie około 200 nm. Skutkiem rozrostu ziarna było obniżenie mikrotwardości stopu o około 20 % w porównaniu do mikrotwardości po procesie CWS. Odwrotne zjawisko stwierdzono w przypadku drutów z miedzi, w których średnia wielkość ziarna obniżyła się po dodatkowym odkształceniu; w monokryształach średnio o około 25 %, a w polikrystalicznych próbkach o około 20 %, w porównaniu do średniej wielkości ziarna po procesie CWS. Stwierdzono, że poziom mikrotwardości w drutach z miedzi wzrósł o około 9-29 %. Uzyskane wyniki sugerują, że różnice w wartości energii błędu ułożenia badanych materiałów istotnie wpływają na poziom zmagazynowanej energii, a przez to na procesy zmiany mikrostruktury i własności.

Słowa kluczowe

EN

cyclic extrusion compression (CEC); microstructure; deformation; properties

PL

cykliczne wyciskanie spęczające; mikrostruktura; odkształcenia; własności

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 54, nr 8
• Strony: 473--477
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Richert M.

autor

Richert J.

autor

Leszczyńska-Madej B.

autor

Hotloś A.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Metali Nieżelaznych, Kraków

Bibliografia

• 1. Valiev R. Z., Islamgaliev R. K., Alexandrov I. V.: Bulk Nanostructured Materials from Severe Plastic Deformation. Progr. Mater. Sci. 2000, No. 45, p. 103-189.
• 2. Zhu Y. T., Langdon T. G.: Fundamentals of Nanostructured Materials by Severe Plastic Deformation. JOM, Oct. 2004, p. 58-63.
• 3. Richert M.: Features of CEC: Method, Structure & Materials Properties. High Pressure Technology of Nanomaterials, Trans Tech Publications Journal Solid State Phenomena, 2005, Vol. 114, p. 19-28.
• 4. Gronostajski Z., Grosman F., Jaśkiewicz K.: Development of Researches Methods And Equipment for Determining Susceptibility of Materials to Chance in Deformation Path. Archives of Metallurgy and Materials, 2007, Vol. 52, No. 2, p. 153-160.
• 5. Richert J., Richert M.: A New Method for Unlimited Deformation of Metals and Alloys. Aluminium, 1986, Vol. 62, No. 8, p. 604-607.
• 6. Richert M., Długopolski J., Chruściel K.: software „KILIN”.
• 7. Devlin J. F.: Stacking fault energies of Be, Mg, Al., Cu and Au. Journal of Physics F: Metal Physics, 1974, Vol. 4, No. 11, p. 1865.
• 8. Komura S., Horita Z., Nemoto M., Langdon T. G.: Influence of stacking fault energy on microstructural development in equalchannel angular pressing. Journal of Materials Research, 1999, Vol. 14, p. 4044-4050.