Mikrostruktura i właściwości mechaniczne eutektycznego stopu Al-33%Cu po zastosowaniu odkształcania metodą KoBo

• Autorzy: Brzezińska A. , Mikuszewski T. , Sobota J. , Rodak K.

Warianty tytułu

EN

Microstructure and mechanical properties of Al-33%Cu eutectic alloy after KoBo deformation

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Przedmiotem badań mikrostruktury i właściwości mechanicznych był eutektyczny stop Al-33%Cu poddany odkształcaniu metodą KoBo. Stop bezpośrednio po odlaniu został przetoczony do średnicy 49 mm, a następnie wyciskany metodą KoBo do średnicy 9 mm. Proces prowadzono przy kącie obrotu matrycy 8°. Badania mikrostruktury wykonano na mikroskopie świetlnym Olympus GX71. Obserwacji mikrostruktury cienkich folii dokonano na skaningowo-transmisyjnym mikroskopie elektronowym (STEM) Hitachi HD-2300A z działem typu FEG, który jest wyposażony w detektor EDS, umożliwiający analizę składu chemicznego. Analizy przełomów dokonano na skaningowym mikroskopie elektronowym (SEM) Hitachi S-340N. Próbę ściskania przeprowadzono na maszynie Zwick/Roell Z100. Próba została wykonana w temperaturze otoczenia na próbkach w kształcie walców o średnicy 6 mm i wysokości 9 mm, zastosowano siłę nacisku 100 kN. Do wykonania pomiarów twardości użyto mikrotwardościomierza Future-Tech FM-700. Badano twardość stopów pod obciążeniem 0,1 kg. Pomiary przewodności elektrycznej właściwej przeprowadzono na urządzeniu SIGMATEST 2.096 firmy FOERSTER. Udowodniono, że zastosowana metoda KoBo pozwala na fragmentację mikrostruktury badanego stopu, w wyniku czego otrzymuje się fazy o globularnej morfologii. Mimo zastosowanego procesu SPD nie dochodzi do całkowitego ujednorodnienia struktury: obserwuje się zróżnicowaną wielkość faz jako pozostałość po procesie odlewania, a także obserwuje się mikroobszary nieodkształcone. Odkształcenie stopu metodą KoBo przyczynia się do wzrostu właściwości wytrzymałościowych i plastycznych. Proces KoBo może być zastosowany do rozdrabniania struktury stopu o składzie eutektycznym.

EN

Recent investigations are focused on microstructure and mechanical properties characterization of Al-33%Cu eutectic alloy after application KoBo method. Samples after casting and turning to 49 mm in diameter were extruded to 9 mm in diameter. Process was performed at torsion angle 8°. Microstructural investigations were performed by using light microscopy Olympus GX71, and scaning electron microscopy (SEM) Hitachi S-340N, and scaning transmission electron microscopy (STEM) Hitachi HD-2300A equipped with FEG gun, allowing analysis of chemical composition. Compression tensile strength were performed on the machine Zwick/Roell Z100. The test was carried out at ambient temperature on the Samales in the shape of cylinders with a diameter of 6 mm and a height of 9 mm, a pressure force of 100 kN was applied. The Future-Tech FM-700 machine was used to perform hardness measurements. The hardness of alloys under a load of 0.1 kg was tested. The electrical conductivity measurements were carried out on the SIGMATEST 2.096 FOERSTER device. The results shows that the KoBo method allows to grain fragmentation and improve plastic properties and mechanical properties of alloy. It was observed differentiation in the size of the phases obtained during casting process and additionally, after KoBo deformation were observed non-deformed microareas. After KoBo deformation increase the strength and plastic properties of alloy. KoBo method can be used to fragmentation eutectic alloys Al-33Cu.

Słowa kluczowe

PL

stopy Al-Cu; mikrostruktura; właściwości mechaniczne; SPD; metoda KoBo

EN

Al-Cu alloy; microstructure; mechanical properties; SPD; KoBo method

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej
• Czasopismo: Obróbka Plastyczna Metali
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 29, nr 2
• Strony: 139--150
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Brzezińska A.

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

autor

Mikuszewski T.

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

autor

Sobota J.

• Instytut Metali Nieżelaznych, ul. Generała Józefa Sowińskiego 5, 44-121 Gliwice, Poland

autor

Rodak K.

• Instytut Metali Nieżelaznych, ul. Generała Józefa Sowińskiego 5, 44-121 Gliwice, Poland

Bibliografia

• [1] Rambabu P., N. Eswara Prasad, V.V. Kutumbarao, R.J.H. Wanhill. 2017. Aluminium Alloys for Aerospace Applications. W Aerospace Materials and Material Technologies. Vol.1: Aerospace Materials, 29–52. Singapore: Springer Science+Business Media.
• [2] Davis J.R. 1994. Aluminum and aluminum alloys. ASM Speciality Handbook. Materials Park, OH, USA: ASM International.
• [3] Eswara Prasad N, G. Amol, R. Wanhill. 2014. Aluminum–Lithium alloys: processing, properties and applications. Oxford, UK: Elsevier Inc.
• [4] Wang J., S. Kang, H. Kim, Z. Horita. 2002. “Lamellae deformation and structural evolution in an Al-33%Cu eutectic Allom durig equal-channel angular pressing”. Journal of Materials Science 37: 5223–5227.
• [5] Park J.M., K.B. Kim, N. Mattern, R. Li, G. Liu, J. Eckert. 2010. „Multi chase Al-based ultrafine composite with multi-scale microstructure”. Intermetalics 18: 1829–1833.
• [6] Lee S.W., J.T. Kim, S.H. Hong, H.J. Park, J. Park, N.S. Lee, Y. Seo, J.Y. Suh, J. Eckert, D.H. J.M. Kim, Park, K.B. Kim. 2014. „Micro-to-nano-scale deformation mechanisms of a bimodal ultrafine eutectic composite”. Scientific Reports 4: 6500.
• [7] Kima J.T., S.W. Lee, S.H. Hong, H.J. Park, J. Park, N. Lee, Y. Seo, W. Wang, J. Man, K.B. Kim. 2016. „Understanding the relationship between microstructure and mechanical properties of Al–Cu–Si ultrafine eutectic composites”. Materials and Design 92: 1038–1045.
• [8] Thuong N.V., H. Zuhailawati, A.A. Seman, T.D. Huy, B. Kumar. 2015. „Micrstructural evolution and wear characteristics of equal channel angular pressing processed semi-solid-cast hypoeutectic aluminium alloys”. Materials and Design 67: 448–456.
• [9] Fernanda Prados E., V. Luiz Sordi, M. Ferrante. 2008. „Microstructural Development and Tensile Strength of an ECAP-Deformed Al-4wt.(%) Cu Alloy”. Materials Research 11 (2): 199–205.
• [10] Rodak K., K. Radwański. 2016. „Influence of precipitates on the grain refinement in CuFe2 alloy processed by rolling with cyclic movement of rolls”. Mater. Design 110: 255-265.
• [11] Rodak K., K. Radwański, R. Molak. 2011. „Microstructure and mechanical properties of aluminium processed by multiaxial compression”. Solid State Phenomena. 176: 21–28.
• [12] Eizadjou M., A. Kazemi Talachi, H. Danesh Manesh, H. Shakur Shahabi, K. Janghorban. 2008. „Investigation of structure and mechanical properties of Multi-layered Al/Cu composite produced by accumulative roll bonding (ARB) process”. Composites Science Technology 68 (9): 2003–2009.
• [13] Ma A., N. Saito, M. Takagi, Y. Nishida, H. Iwata, K. Suzuki, I. Shigematsu, A. Watazu. 2005. „Effect of severe plastic deformation on tensile properties of a cast Al-11mass% Si Allom”. Materials Science and Engineering A 395: 70–76.
• [14] Bochniak W. 2009. Teoretyczne i praktyczne aspekty plastycznego kształtowania metali. Metoda KoBo. Kraków: Wyd. AGH.
• [15] Bochniak W., A. Korbel, P. Ostachowski, S. Ziółkiewicz, J. Borowski. 2013. „Wyciskanie metali i stopów metodą KOBO”. Obróbka Plastyczna metali 24 (2): 83–97.
• [16] Korneva A., B. Straumal, A. Kilmametov, L. Lityńska-Dobrzyńska, G. Cios, P. Bała, P. Zięba. 2016. „Effect of high pressure torsion on microstructure of Cu-Sn alloys with different kontent of Hume Rothery phase”. Materials Characterization 118: 411–416.