Analysis of the deformation behaviour of CP Ti with Different grain sizes by means of kinetic modeling

• Autorzy: Alexandrov I. V. , Chembarisova R. G. , Sitdikov V. D.

Warianty tytułu

PL

Analiza przebiegu odkształcenia Ti o zróżnicowanej wielkości ziarna w oparciu o modelkinetyczny

• Konferencja: SOTAMA Symposium on Texture and Microstructure Analysis (2; 26-28.09.2007; Cracow, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A kinetic composite dislocation-based model of the deformation behavior of pure metals has been developed. The model incorporates the known approaches by M. Zehetbauer and M. Barnett and allows considering both dislocation activity and dislocation twinning in the process of plastic deformation. The model is employed to analyze the deformation behavior of CP Ti subjected to upsetting in three different microstructural states, namely, as-received coarse-grained state, intermediate and ultrafine-grained states. The last two states were obtained by means of equal-channel angular pressing with 1 and 8 passes. Available published data for microstructure and experimental "true stress-true strain" plots obtained at close conditions of upsetting = Ε2x10-2 -10-3 c- 1 , T = 473-573 K) were taken as source information for modeling. It is shown that grain refining activates the processes of dislocation accumulation and annihilation in cell — grain interiors, activates dislocation accumulation and suppresses dislocation annihilation in cell walls — grain boundaries. On the other hand, grain refinement activates annihilation of dislocations in cell — grain interiors and suppresses it in cell walls — grain boundaries. It has been found that at the investigated temperatures and strain rates the role of deformation twinning is significant in the coarse-grained state, in the intermediate state it is noticeable, and in the UFG state it is negligible. The obtained modeling results correlate well with the available experimental results and complement them considerably.

PL

Rozwinieto kinetyczny, dyslokacyjny model mechanizmu odkształcenia czystych metali. Model ten obejmuje znane podejście M. Zechetbauera i M. Barnetta pozwalające uwzględnic zarówno aktywność dyslokacji jak i dyslokacyjnego bliźniakowania w procesie odkształcenia plastycznego. Model ten zastosowano w analizie procesu odkształcenia Ti o czystości handlowej w trzech różnych stanach mikrostruktury, mianowicie; dostarczonego o grubym ziarnie, średnio- i ultra-drobnoziarnistego. Ostatnie dwa stany mikrostruktury byly uzyskane w procesie 1- i 8-krotniego przeciskania przez kanał równo-kątowy. Osiągalne dane literaturowe odnośnie mikrostruktury i zależności doświadczalnych "true stress-true strain" uzyskane w zbliżnych warunkach obciążenia (Ε = 2x10"2 -10-3 c -1 , T = 473-573 K) uwzględniono jako informacje źródłowe w procedurze modelowania. Wykazano, że rozdrobnienie ziarna uaktywnia proces akumulacji, spietrzania i anihilacji dyslokacji we wnętrzach komórek (dyslokacyjnych) oraz ziaren jak i na granicach tych obszarów. Stwierdzono, że przy określonej temperaturze badania i prędkości odkształcenia, rola bliźniakowania odkształceniowego jest znacząca w przypadku struktury gruboziarnistej, zauważalna w przypadku struktury drobnoziarnistej i pomijalnie mała w przypadku struktury o ultra-drobnym ziarnie. Wyniki modelowania potwierdzają rezultaty uzyskane na drodze do doświadczalnej, uzupełniając się znacznie.

Słowa kluczowe

EN

dislocation-based model; titanium; dislocation slip; twinning

PL

model dyslokacyjny; tytan; odkształcenie; bliźniakowanie

• 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: 2008
• Tom: Vol. 53, iss. 1
• Strony: 11--16
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys.

Twórcy

autor

Alexandrov I. V.

autor

Chembarisova R. G.

autor

Sitdikov V. D.

• UFA STATE AVIATION TECHNICAL UNIVERSITY, 450000, 12 K. MARX. UFA RUSSIA

Bibliografia

• [1] M. A. Meyers, G. Subhash, B. K. Kad, L. Prasad, Evolution of microstructure and shear-band formation in α-hcp titanium. Mechanics of Materials 17, 175-193 (1994).
• [2] S. Nemat-Nasser, W. G. Guo, Cheng, Mechanical properties and eformation mechanisms of a commercially pure titanium. Acta mater. 47, 3705-3720 (1999).
• [3] V. V. Stolyarov, Y. T. Zhu, I. V. Alexandrov, T. C. Lowe, Microstructure and properties of pure Ti processed by ECAP and cold extrusion. R.Z. Valiev, Mater. Sci. Eng. A299, 59-67 (2001).
• [4] I. Kim, J. Kim, D. H. Shin, C. S. Lee, S. K. Hwang, Effects of equal channel an gular pressing temperature on deformation structures of pure Ti. Mater. Sci. Eng. A342, 302-310 (2003).
• [5] I. Kim, J. Kim, D. H. Shin, X. Z. Lia o, Y. T. Zhu, Deformation twins in pure titanium processed by equal channel angular pressing. Scripta Mater. 48, 813-817 (2003).
• [6] I. Kim, J. Kim, D. H. Kim, K.-T. Park, Effects of grain size and pressing speed on the deformation mode of commercially pure Ti during equal channel an gular pressing. Metall. Mater. Trans. A 34A, 1555-1558 (2003).
• [7] S. L. Semiati n, D. P. De1o, Equal channel angular extrusion of difficult-to-work alloys. Materials and Design 21, 311-322 (2000).
• [8] D. H. Shin, I. Kim, J. Kim, Y. S. Kim, S. L. Semiati n, Microstructure development during equal-channel angular pressing of titanium. Acta Mater. 51, 983-996 (2003).
• [9] N. E. Paton, W. A. Backofen, Plastic deformation of titanium at elevated temperatures. Metall. Trans. 1, 2839-2847 (1970).
• [10] C. S. Lee, H. Margolin, Deformation of a Burgers oriented bimetallic bicrystal of alpha-beta (Ti-13Mn). Metall. Trans. 17A, 451-460 (1986).
• [11] H. Numakura, M. Koiwa, Dislocations in Metals and Alloys with Hexagonal Closed-Packed Structure. Metall. Sci. Techol. 16 (1-2), 4-16 (1998).
• [12] N. Munroe, X. Tan, H. Gu, Orientation dependence of slip and twinning in HCP metals. Scripta Mater. 36, 1383-1386 (1997).
• [13] H. Conrad, Effect of interstitial solutes on titanium Progr. Mater. Sci. 26, 123-403 (1981).
• [14] J. Friede1, Dislocations, Oxford-London-Edinburg, -New York-Paris-Frankfurt, Pergamon Press, 1964
• [15] H. Conrad, Grain size dependence of the plastic deformation kinetics in Cu. Mater. Sci. Eng. A341, 216-228 (2003).
• [16] R. Z. Valiev, R. K. Islamgaliev , I. V. A1exandrov, Bulk nanostructured materials from severe plastic deformation. Progr. Mater. Sci. 45, 103-189 (2000).
• [17] M. Dao, L. Lu, R. J. Asaro, J. T. M. De Hosson, E. Ma, Toward a quantitative understanding of mechanical behavior of nanocrystalline metals. Acta Mater., 55, 4041-4065 (2007).
• [18] M. Zehetbauer, Cold work hardening in stages IV and V of F.C.C. metals-II. Model fits and physical results. Acta metal. mater. 41, 589-599 (1993).
• [19] L. F. Zeipper, M. J. Zehetbauer, Ch. Holzleithne r, Defect based micromechanical modelling and simulation of nanoSPD CP-Ti in post-deformation. Mater. Sci. Eng. A 410-411, 217-221 (2005).
• [20] L. Remy, Kinetics of f.c.c. deformation twinning and its relationship to stress-strain behaviour. Acta Metallurg ica 26, 443-451 (1978).
• [21] M. R. Barnett, C. H. J. Davies, X. Ma, An analytical constitutive law for twinning dominated flow in magnesium. Scripta Mater. 52, 627-632 (2005).
• [22] M. A. Meyers, 0. Vöhringer,V. A. Lubarda, The onset of twinning in metals: a constitutive description. Acta Mater. 49, 4025-4039 (2001).
• [23] A. A. Salem, S. R. Kalidindi, R.D. Doherty, Strain hardening due to deformation twinning in α-titanium: Constitutive relations and crystal-plasticity modeling. Acta Mater. 51, 4225-4237 (2003).
• [24] W. Blum, Y. J. Li, F. Breutinger, Deformation kinetics of coarse-grained and ultrafine-grained commercially