An SEM/EBSD study of shear bands formation in Al-0.23%wt.Zr alloy deformed in plane strain compression

• Autorzy: Paul H. , Uliasz P. , Miszczyk M. , Skuza W. , Knych T.

Warianty tytułu

PL

Krystalograficzne aspekty formowania się pasm ścinania w stopie Al-0.23%wag. Zr odkształcanym w próbie nieswobodnego ściskania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The crystal lattice rotations induced by shear bands formation have been examined in order to investigate the influence of grain boundaries on slip propagation and the resulting texture evolution. The issue was analysed on Al-0.23wt.%Zr alloy as a representative of face centered cubic metals with medium-to-high stacking fault energy. After solidification, the microstructure of the alloy was composed of flat, twin-oriented, large grains. The samples were cut-off from the as-cast ingot in such a way that the twinning planes were situated almost parallel to the compression plane. The samples were then deformed at 77K in channel-die up to strains of 0.69. To correlate the substructure with the slip patterns, the deformed specimens were examined by SEM equipped with a field emission gun and electron backscattered diffraction facilities. Microtexture measurements showed that strictly defined crystal lattice re-orientations occurred in the sample volumes situated within the area of the broad macroscopic shear bands (MSB), although the grains initially had quite different crystallographic orientations. Independently of the grain orientation, their crystal lattice rotated in such a way that one of the f111g slip planes became nearly parallel to the plane of maximum shear. This facilitates the slip propagation across the grain boundaries along the shear direction without any visible variation in the slip plane. A natural consequence of this rotation is the formation of specific MSB microtextures which facilitates slip propagation across grain boundaries.

PL

W pracy analizowano wpływ rotacji sieci krystalicznej wywołanej pojawieniem się pasm ścinania na propagacje poślizgu poprzez granice ziaren oraz na ewolucje tekstury. Badania prowadzono na próbkach stopu Al-0.23%wag.Zr, jako reprezentatywnym dla grupy metali o średniej i dużej energii błędu ułożenia. W stanie wyjściowym w mikrostrukturze stopu dominowały duże, silnie spłaszczone ziarna, bliźniaczo względem siebie zorientowane. Z odlanego wlewka wycinano próbki w ten sposób, ze płaszczyzny zblizniaczenia usytuowane były równolegle do płaszczyzny ściskania. Badania zachowania umocnieniowego analizowano w próbie nieswobodnego ściskania prowadzonej w temperaturze 77K. Próbki odkształcano do zakresu -50% zgniotu. Analizę zmian strukturalnych prowadzono w oparciu o pomiary orientacji lokalnych w SEM wyposażonym w działo o emisji polowej. Wyniki pomiarów orientacji lokalnych pokazują, że w obszarach zajmowanych przez makroskopowe pasma ścinania występuje ścisle zdefiniowana tendencja rotacji sieci krystalicznej, pomimo, że początkowe ziarna posiadały silnie zróznicowana orientacje. Niezależnie od orientacji poszczególnych ziaren, w obszarze makroskopowych pasm ścinania ich sieć krystaliczna rotuje w taki sposób, ze w każdym ziarnie jedna z płaszczyzn {111}zmierza do nałożenia się z płaszczyzną maksymalnych naprężeń ścinających. Umożliwia to propagacje poślizgu poprzez granice ziaren wzdłuż kierunku ścinania bez widocznej zmiany w kierunku poślizgu. Naturalna konsekwencja takiej rotacji jest uformowanie się specyficznej tekstury 'wnętrza' makroskopowych pasm ścinania.

Słowa kluczowe

EN

shear bands; texture; microstructure; electron diffraction; low temperature deformation

PL

pasmo ścinania; tekstura; mikrostruktura; dyfrakcja elektronów; niska temperatura odkształcenia

• 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: 2013
• Tom: Vol. 58, iss. 1
• Strony: 145--150
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Paul H.

autor

Uliasz P.

autor

Miszczyk M.

autor

Skuza W.

autor

Knych T.

• Polish Academy of Sciences, Institute of Metallurgy and Materials Science, 30-059 Kraków, 25 Reymonta Str., Poland

Bibliografia

• [1] P. Wagner, O. Engler, K. Lücke, Formation of Cu-type shear bands and their influence on deformation and texture of rolled f.c.c. f112g<111> single crystals, Acta Metall. Mater. 43, 3799-3812 (1995).
• [2] H. Inagaki, M. Koizumi, C. S. T. Chang, B. J. Duggan, Orientation imaging microscopy of the shear bands formed in Al-5%Mg alloys during cold rolling, Mater. Sci. Forum 587-592, 396-402 (2002).
• [3] A. Huot, R. A. Schwarzer, J. H. Driver, Texture of shear bands in Al-Mg3% (AA5182) measured by BKD, Mat. Sci. Forum 273-275, 319-326 (1998).
• [4] H. Paul, M. Darrieulat, A. Piatkowski, Local Orientation Changes and Shear Banding in f112g<111> -Oriented Aluminium Single Crystals, Z. Metallkd. 92, 1213-1221 (2001).
• [5] A. Weider, P. Klimanek, Shear banding and texture development in cold rolled -brass, Scripta Materialia 38, 851-856 (1998).
• [6] E. El-Danaf, S. R. Kalidindi, R. D. Doherty, C. Necker, Deformation texture transition in -brass: critical role of micro-scale shear bands, Acta Materialia 48, 2665-2673 (2000).
• [7] H. Paul, J. H. Driver, C. Maurice, Z. Jasienski, The Structure of Shear Bands in Twinned FCC Single Crystals, Mat. Sci. Engn. A359, 178-191 (2003).
• [8] H. Paul, A. Morawiec, E. Bouzy, J. J. Fundenberger, A. Piatkowski, Orientation Imaging in scanning electron and transmission electron microscopy for characterization of shear banding phenomenon, Microchimica Acta 155, 243-250 (2006).
• [9] H. Paul, J. H. Driver, C. Maurice, A. Piatkowski, The role of shear banding on deformation texture in low stacking fault energy metals as characterized on model Ag crystals, Acta Materialia 55, 833-847 (2007).
• [10] C. S. Da Costa Viana, J. C. Parades, A. L. Pinto, A. M. Lopez, EBSD analysis of shear banding in -brass, in: J. Szpunar (Ed.), Proceeding of the 12th International Conference on Textures of Materials, Trans. Tech. Publ., Toronto, Canada, 671-676 (1999).
• [11] H. Paul, A. Morawiec, J. H. Driver, E. Bouzy, On twinning and shear banding in a Cu-8at.%Al alloy plane strain compressed at 77K, International Journal of Plasticity 25, 1588-1608 (2009).
• [12] Y. Nakayama, K. Morii, Transmission electron microscopy of shear band formation in rolled copper single crystals, Transactions of the Japan Institute 23, 422-431 (1982).
• [13] K. Morii, H. Mecking, Y. Nakayama, Development of shear bands in fcc single crystals, Acta metallurgica 33, 379-386 (1985).
• [14] A. Korbel, P. Martin, Microscopic versus macroscopic aspect of shear bands deformation, Acta materialia 34, 1905-1909 (1986).
• [15] H. Paul, J. H. Driver, Deformation behaviour of channel-die compressed Al bicrystals with f100g<001>/f110g<011> orientation, Archives of Metallurgy & Materials 50, 209-218 (2005).
• [16] H. Paul, J. H. Driver, The influence of shear bands on microtexture evolution in polycrystalline copper, Application of Texture Analysis: Ceramic Transactions 201, 181-188 (2008).
• [17] D. Dorner, Y. Adachi, K. Tsuzaki, Periodic crystal lattice rotation in microband groups in a bcc metal, Scripta Materialia 57, 775-778 (2007).