Badania plastometryczne i mikrostrukturalne stopów Fe-28Al-Cr i Fe-38Al

• Autorzy: Bednarczyk Iwona

Warianty tytułu

EN

Plastometric and microstructure tests of alloys Fe-28Al-Cr and Fe-38Al

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Stopy na bazie uporządkowanych faz międzymetalicznych, tzw. intermetaliki, należą do grupy materiałów metalicznych o właściwościach pośrednich pomiędzy metalami a ceramiką. Szczególne zainteresowanie ze względu na korzystne właściwości znalazły stopy na osnowie faz międzymetalicznych Fe3Al i FeAl z układu Fe-Al. W artykule przedstawiono wpływ parametrów odkształcenia plastycznego na zmiany mikrostruktury stopów z układu Fe-Al. Odkształcenie realizowano w próbie osiowosymetrycznego ściskania na symulatorze Gleeble 3800, przy temperaturze w zakresie od 600 do 1200oC, z prędkością odkształcenia 0,1, 1,0 i 10,0 s-1. Na podstawie zależności naprężenia uplastyczniającego od odkształcenia wyznaczono maksymalne wartości naprężenia uplastyczniającego oraz odkształcenia odpowiadającemu temu naprężeniu w zależności od temperatury i prędkości odkształcenia. W celu obliczenia wartości parametru Zenera-Hollomona Z, czyli skorygowanej ze względu na temperaturę prędkości odkształcenia obliczono energię aktywacji Q procesu odkształcenia plastycznego. Przeprowadzono analizę mikrostruktury z użyciem mikroskopii świetlnej i elektronowej stopów Fe-28Al-5Cr i Fe-38Al w stanie odlewanym i po wyżarzaniu ujednorodniającym oraz po osiowosymetrycznym ściskaniu. Z analizy mikrostruktury wynika, że występują odmienne procesy odbudowy struktury dla stopów Fe-28Al-5Cr oraz Fe- 38Al. Dla stopu Fe-28Al-5Cr dominującym procesem odbudowy struktury jest zdrowienie dynamiczne, a dla stopu o wyższej zawartości aluminium Fe-38Al dominuje rekrystalizacja dynamiczna. Otrzymane wyniki badań plastyczności, analizy ilościowej i jakościowej substruktury oraz opis zjawisk zachodzących w trakcie odkształcenia na gorąco istotnie wpłyną na uzupełnienie dotychczasowej wiedzy o stopach na osnowie faz międzymetalicznych z układu Fe-Al.

EN

Alloys based on systematic intermetallic phases belong to a group of metallic materials which share the characteristics of metals and ceramics. On account of the highly advantageous properties, the Fe-Al intermetallic phase-based alloys, i.e. Fe3Al and FeAl, are considered particularly interesting. This article provides a discussion on the effect of plastic strain parameters on changes to the microstructure of the Fe-Al system alloys. The plastic strain was achieved in a test of axial-symmetric compression using the Gleeble 3800 simulator at temperatures ranging from 600oC to 1200oC with the strain rate of 0.1; 1.0 and 10.0 s-1. Based on the dependences between flow stress and strain thus established, it was possible to determine the maximum flow stress as well as the value of strain corresponding to this stress for different temperatures and strain rates. In order to calculate the Zener-Hollomon parameter Z which is deformation speed corrected due to temperature there was activation energy Q of the plastic deformation process calculated. The microstructure of the Fe-28Al-5Cr and the Fe-38Al alloy was analysed after casting and homogenising, and following the test of axial-symmetric compression using light and electron microscopy techniques. With reference to results of the microstructure analysis, it was evidenced that the Fe-28Al-5Cr and the Fe-38Al alloy displayed disparate processes of structure recovery. The predominant structure recovery process for the Fe-28Al- 5Cr alloy is known as dynamic recovery, while for the Fe-38Al alloy with a higher aluminium content, dynamic recrystallisation was proved to be dominant. The results produced by the plasticity tests, an analysis of the substructure as well as a description of the phenomena that took place during hot strain will exert significant influence on expanding the current state of knowledge about the Fe-Al intermetallic phase-based alloys.

Słowa kluczowe

PL

stopy z układu Fe-Al; mikrostruktura; próba osiowosymetrycznego ściskania; procesy odbudowy struktury

EN

Fe-Al intermetallic phase-based alloys; microstructure; axial-symmetric compression test; structure recovery processes

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej
• Czasopismo: Obróbka Plastyczna Metali
• Rocznik: 2019
• Tom: T. 30, nr 2
• Strony: 121--134
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Bednarczyk Iwona

• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Instytut Inżynierii Materiałowej, ul. Krasińskiego 8b, 40-019 Katowice, Poland

Bibliografia

• [1] Bystrzycki J. 2004. Niekonwencjonalne metody kształtowania struktury i właściwości stopów na osnowie fazy międzymetalicznej FeAl. Warszawa: Wydawnictwo BEL Studio.
• [2] Kupka M. 2005. Struktura i właściwości stopów na osnowie fazy FeAl otrzymanych w procesach metalurgicznych. Katowice: Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego.
• [3] Dimiduk D.M. 1999. “Gamma titanium aluminide alloys - an assessment within the competition of aerospace structural materiale”. Materials Science and Engineering, A 263: 28-288.
• [4] Szkliniarz W., E. Hadasik, T. Mikuszewski. 2004. „Kształtowanie mikrostruktury i właściwości stopu na osnowie fazy międzymetalicznej FeAl w procesach walcowania na gorąco”. Inżynieria Materiałowa 6: 844–848.
• [5] Szala J. 2008. “Application of computer picture analysis methods to quantitative assessment of structure in materials”. Scientific Journals of Silesian University of Technology, Series Metallurgy, Gliwice.
• [6] Schindler I., J. Boruta. 1998. Utilization potentialities of the torsion plastometer. Silesian University of Technology.
• [7] Morris D.G., M.M. Dadras, M.A. Morris. 1993. “The influence of Cr addition on the ordered microstructure and deformation and fracture behaviour of a Fe-28%Al intermetallic”. Acta Metallurgica Materialia 41: 97–111.
• [8] Ferreira P.I., A.A. Couto, J.C.C. De Paola. 1995. “The effects of chromium addition and heat treatment on the microstructure and tensile properties of Fe-24Al (at. %)”. Materials Science and Engineering, A192/193: 165–169.
• [9] Kuc D., G. Niewielski, M. Jabłońska, I. Bednarczyk.2007. “Deformability recrystallization of Fe-Al inter-metallic phase - base alloy”. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 20: 143–146.
• [10] Kuc D., G. Niewielski, I. Bednarczyk. 2007. “The influence of deformation on the plasticity and structure of Fe3Al-5Cr alloy”. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 22: 27–30.
• [11] Kuc D., G. Niewielski, J. Cwajna. 2005. “Influence of deformation parameters and initial grain size on the microstructure of austenitic steels after hot working processes”. Materials Charcterization 56: 318–324.
• [12] Kratochvíl P., P. Mábek, M. Cieslar, P. Hanus, J. Hakl, T. Vlasák. 2007. “High-temperature properties of Zr alloyed Fe3Al - type iron aluminide”. Intermetallics15: 333–337.
• [13] Kratochvil P., M. Karlik, P. Hausild, M. Cieslar. 1999. “Influence of annealing on mechanical properties of an Fe-28Al-4Cr-0,1Ce alloy”. Intermetallics 7: 847–853.
• [14] Imayev R., E. Evangelista, O. Tassa, J. Stobrawa. 1995. “Relationship between mechanism of deformation and development of dynamic recrystalization in FeAl intermetallics”. Materials Science and Engineering, A 202: 128–133.
• [15] Jabłońska M., I. Bednarczyk, K. Rodak, A. Śmiglewicz. 2016. „Study of the structure of intermetalics from Fe-Al system after the hot rolling”. Metalurgija 55 (1): 67–71.
• [16] Schindler I., E. Hadasik, J. Kopeček, P. Kawulok, R. Fabík, P. Opěla, S. Rusz, R. Kawulok, M. Jabłońska. 2015. “Optimization of laboratory hot rolling of brittle Fe-40at.%Al-Zr-B aluminide”. Arch. Metall. Mater. 60 (3): 1693–1701.
• [17] Jabłońska M., K. Rodak, I. Bednarczyk. 2014. “Study of Microstructure of the Al-Fe Alloys After Hot Rolling Deformation”. 1st International Multidisciplinary Microscopy Congress (INTERM), Antalya, Turkey, October 10-13, 2013, 105-111. International Multidisciplinary Microscopy Congress Book Series: Springer Proceedings in Physics, Volume: 154 (ed. by: E.K. Polychroniadis, A.Y. Oral, M. Ozer)

Uwagi

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