Microstructure of polycrystalline zinc subjected to plastic deformation by complex loading

• Autorzy: Sztwiertnia K. , Kawałko J. , Bieda M. , Berent K.

Warianty tytułu

PL

Mikrostruktura polikrystalicznego cynku odkształconego plastycznie w złożonym schemacie deformacji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Polycrystalline, high purity (99,995%) zinc ingot was subjected to KoBo type extrusion in room temperature. Material was extruded to form of a 2 mm diameter wire, extrusion die oscillated during process by an angle š8 at a frequency of 5 Hz and the extrusion speed was 0.5 mm/s. Final product was tested for tensile strength and yielded R0;2 = 150MPa and Rm = 250MPa. Microstructure of both extruded and initial materials was investigated by means of high resolution Electron Backscatter Diffraction (EBSD) in Quanta 3D FEG scanning electron microscope (SEM). Observations revealed that microstructure of extruded zinc sample is highly heterogeneous and consists of grains elongated slightly in the direction of extrusion. Grains dimensions ranges from over one hundred microns down to submicron scale while grains in the non-deformed material are equiaxed with mean diameter of approximately 200 microns. Other microstructure features such as intergranular bands and partly fragmented primary grains with subgrain structure are observed. Furthermore detailed study of local microstrains by Imaqe Quality Factor analysis are performed. Presence of Geometrically Necessary and Statistically Stored Dislocations is assessed. Thick areas of highly distorted lattice adjacent to High Angle Grain Boundaries are revealed. Microstrain mapping suggest composite-like microstructure of deformed material, that might explain its superior mechanical properties.

PL

Polikrystaliczny cynk o wysokiej czystości (99,995%) został poddany wyciskaniu metodą KoBo w temperaturze pokojowej. Materiał został wyciśnięty do postaci drutu o średnicy 2 mm. Matryca podczas procesu odkształcania oscylowała o kat 8 stopni z częstotliwością 5 Hz a prędkość wyciskania ustalono na 0.5 mm/s. Produkt koncowy poddany został testowi wytrzymałości na rozciąganie, uzyskane wyniki to R0;2 = 150MPa and Rm = 250MPa. Mikrostruktura materiału wyjściowego i odkształconego została zbadana metodami wysoko rozdzielczej dyfrakcji elektronów wstecznie rozproszonych (EBSD) w skaningowym mikroskopie elektronowym Quanta 3D FEG (SEM). Przeprowadzone obserwacje wskazują na silnie heterogeniczny charakter mikrostruktury odkształconego cynku, która składa się z ziarn lekko wydłużonych w kierunku wyciskania. Rozmiary ziarn wahają sięod ponad stu mikrometrów do poniżej jednego mikrometra, podczas gdy materiał nieodkształcony składa się z równoosiowych ziarn o średnich rozmiarach rzędu 200 mikrometrów. Inne zaobserwowane cechy mikrostruktury to ciągnące się przez całą próbkę pasma drobnych ziarn oraz częściowo rozdrobnione ziarna pierwotne ze strukturą podziarnową. Ponadto wykorzystując rozkłady parametru jakości obrazu dyfrakcyjnego przeprowadzono szczegółowa analize pól mikroodkształceń. Dokonano oceny obecności dyslokacji geometrycznie niezbędnych oraz nagromadzen dyslokacji przypadkowych. Zidentyfikowano szerokie obszary silnie zniekształconej sieci krystalicznej rozciągniete wzdłuż granic dużego kąta. Analiza rozkładu mikroodkształceń w materiale odkształconym wskazuje na podobienstwo mikrostruktury tego materiału do struktury kompozytu. Taka charakterystyka może tłumaczyć znaczny wzrost właściwosci mechanicznych materiału po wyciskaniu KoBo.

Słowa kluczowe

EN

zinc; plastic deformation; EBSD; KOBO; strain mapping

PL

cynk; odkształcenia plastyczne; EBSD; metoda KOBO

• 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: 157--161
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Sztwiertnia K.

autor

Kawałko J.

autor

Bieda M.

autor

Berent K.

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

Bibliografia

• [1] R. Z. Valiev, R. K. Islamgaliev, I. V. Alexandrov, Prog Mater Sci. 45, 103-189 (2000).
• [2] Y. T. Zhu, T. G. Langdon, JOM. 58-63 October 2004.
• [3] M. A. Meyers, A. Mishra, D. J. Benson, Prog Mater Sci. 51, 427-556 (2006).
• [4] K. S. Kumar, H. Van Swygenhoven, S. Suresh, Acta Mater 51, 5743-5774 (2003).
• [5] A. Korbel, W. Bochniak, European Patent No. 0711210, U.S. Patent No. 573959.
• [6] A. Korbel, W. Bochniak, P. Ostachowski, L. Blaz, Metall Mater Trans A. 42A, 2881-2897 (2011).
• [7] A. Korbel, W. Bochniak, SCRIPTA MATER. 51, 755-759 (2004).
• [8] A. Korbel, J. Pospiech, W. Bochniak, A. Tarasek, P. Ostachowski, J. Bonarski, Int J Mat Res. 102, 464-473 (2011).
• [9] X. Zhang, H. Wang, R. O. Scattergood, J. Narayan, C. C. Koch, A. V. Sergueeva, A. K. Mukherjee, Acta Mater. 50, 4823-4830 (2002).
• [10] R. A. Schwarzer, D. P. Field, B. L. Adams, M. Kumar, A. J. Schwartz, Present State of Electron Backscatter Diffraction and Prospective Developments in A.J. Schwartz, M. Kumar, B.L. Adams, D.P. Field (Ed) Electron Backscatter Diffraction in Materials Science, Second Edition, Springer 2009.
• [11] K. Sztwiertnia, Orientacja krystalograficzna w badaniach mikrostruktury materiałów, Kraków 2009.
• [12] S. I. Wright, M. M. Nowell, D. P. Field, Microsc Microanal. 17, 316-329 (2011).
• [13] L. N. Brewer, D. P. Field, C. C. Merriman, Mapping and Assessing Plastic Deformation Using EBSD in A.J. Schwartz, M. Kumar, B.L. Adams, D.P. Field (Ed) Electron Backscatter Diffraction in Materials Science, Second Edition, Springer 2009.
• [14] H. Gao, Y. Huang, Scripta Mater. 48, 113-118 (2003).