Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Crystal Lattice Rotations Induced by Shear Banding in fcc Metals Deformed at High Strain Rates

Mania Izabela, Paul Henryk, Chulist Robert, Petrzak Paweł, Miszczyk Magdalena, Prażmowski Mariusz

Archives of Metallurgy and Materials

|

2023

|

Vol. 68, iss. 1

319--329

EN

In this paper, the microstructural and texture changes in polycrystalline CuZn30 alloy, copper, and AA1050 aluminium alloy have been studied to describe the crystal lattice rotation during shear bands formation. The hat-shaped specimens were deformed using a drop-hammer at the strain rate of 560 s-1. Microstructure evolution was investigated using optical microscopy, whereas texture changes were examined with the use of a scanning electron microscope equipped with the EBSD facility. The microstructural observations were correlated with nanohardness measurements to evaluate the mechanical properties of the sheared regions. The analyses demonstrate the gradual nature of the shear banding process, which can be described as a mechanism of the bands nucleation and then successive growth rather than as an abrupt instability. It was found that regardless of the initial orientation of the grains inside the sheared region, a well-defined tendency of the crystal lattice rotation is observed. This rotation mechanism leads to the formation of specific texture components of the sheared region, different from the one observed in a weakly or non-deformed matrix. During the process of rotation, one of the {111} planes in each grain of the sheared region ‘tends’ to overlap with the plane of maximum shear stresses and one of the <110> or <112> directions align with the shear direction. This allows slip propagation through the boundaries between adjacent grains without apparent change in the shear direction. Finally, in order to trace the rotation path, transforming the matrix texture components into shear band, rotation axis and angles were identified.

2

Microstructural Features and Mechanical Properties after Applying Rolling with Cyclic Movement of Rolls of an Al-Li Alloys

Brzezińska A., Urbańczyk-Gucwa A., Molak R., Rodak K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2019

|

Vol. 64, iss. 4

1533--1540

EN

Two strength-age hardening aluminum-lithium alloys: Al-2.3wt%Li and Al-2.2wt%Li-0.1wt%Zr in two different heat treatment conditions: solution state (S) and additionally in aging state (A) were severely plastically deformed by rolling with cyclic movement of rolls (RCMR) method to produce ultrafine - grained structure. Two thermo-mechanical treatments were used: (S+A+RCMR) and (S+RCMR+A+RCMR). To investigate the combined effect of plastic deformation and heat treatment, tensile tests were performed. Microstructural observations were undertaken using scanning transmission electron microscopy (STEM), and scanning transmission electron microscopy (SEM) equipped with electron backscattering diffraction detector (EBSD). Based on the obtained results, it can be deduced that maximum mechanical properties as: yield strength (YS) and ultimate tensile strength (UTS) couldbe achieved when the microstructure of alloys is in (S+A+RCMR) state. For samples in (S+RCMR+A+RCMR) state, ductility is higher than for (S+A+RCMR) state. The microstructural results shows that the favourable conditions for decreasing grain size of alloys is (S+A+RCMR) state. Additionally, in this state is much greater dislocation density than for (S+RCMR+A+RCMR) state. The microstructure of alloys in (S+RCMR+A+RCMR) state is characterized by grains/subgrains with higher average diameter and with higher misorientation angles compared with (S+A+RCMR) state.

3

Deformation Microstructure And Texture Transformations In FCC Metals Of Medium-To-High Stacking Fault Energy: Critical Role Of Micro- And Macro-Scale Shear Bands

Paul H., Miszczyk M. M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 3

2235--2246

EN

Microstructure and texture development in medium-to-high stacking fault energy face centred cubic metals were investigated in order to examine the role of lattice re-orientation on slip propagation across grain boundaries and to characterize the influence of micro- and macro-scale copper-type shear bands on textural changes at large deformations. Polycrystalline pure copper (fine - and coarse - grained) and fine-grained AA1050 alloy were deformed in plane strain compression at room temperature to form two sets of well-defined macroscopic shear bands. The deformation-induced sub-structures and local changes in crystallographic orientations were investigated mostly by scanning electron microscopy equipped with high resolution electron backscattered facility. In all the deformed grains within macro- shear bands a strong tendency to strain-induced re-orientation was observed. The flat, strongly deformed grains exhibited a deflection within narrow areas. The latter increased the layers’ inclination with respect to ED and led to kink-type bands, which are the precursors of MSBs. The mechanism of macro- / micro-shear bands formation is strictly crystallographic since in all the areas of the sheared zone, the crystal lattice rotated such that one of the {111} slip planes became nearly parallel to the shear plane and the <011> direction became parallel to the direction of maximum shear. This strain-induced crystal lattice rotation led to the formation of specific macro- / micro-shear bands components that facilitated slip propagation across the grain boundaries without any visible variation in the slip direction.

PL

W pracy badano zmiany strukturalne i teksturowe w metalach o sieci regularnej ściennie centrowanej związane z lokalną re-orientacją sieci krystalicznej wynikającą z formowania się mikro- i makro- pasm ścinania. Analizowano polikrystaliczne próbki miedzi oraz aluminium o czystości technicznej (stop AA1050) odkształcane w temperaturze otoczenia w próbie nieswobodnego ściskania do zakresu odkształceń, w których następuje wyraźne uformowanie się dwóch rodzin makroskopowych pasm ścinania. W badaniach wykorzystano skaningowy mikroskop elektronowy wyposażony w system automatycznego pomiaru orientacji lokalnych. Zaobserwowano, że w ziarnach umiejscowionych w obszarze makroskopowych pasm ścinania występuje ściśle zdefiniowana tendencja rotacji sieci krystalicznej, w wyniku której jedna z płaszczyzn typu {111} przyjmuje położenie zbliżone do położenia płaszczyzny ścinania, a jeden z kierunków typu <110> (lub <112>) wykazuje tendencję do sytuowania się równolegle do kierunku ścinania. Obserwowana w obszarze wnętrza pasm ścinania rotacja prowadzi do uformowania się specyficznej (mikro)tekstury, która umożliwia propagację poślizgów poprzez granice ziaren bez ‘istotnej’ zmiany kierunku ścinania.

4

Characterization of Explosive Weld Joints by TEM and SEM/EBSD

Paul H., Morgiel J, Baudin T., Brisset F., Prażmowski M., Miszczyk M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 3

1129--1136

EN

The layers near the interface of explosively welded plates were investigated by means of microscopic observations with the use of transmission electron microscopy (TEM) equipped with energy dispersive spectrometry and scanning electron microscopy equipped with electron backscattered diffraction facility (SEM/EBSD). The metal compositions based on carbon or stainless steels (base plate) and Ti, Zr and Ta (flyer plate) were analyzed. The study was focused on the possible interdiffusion across the interface and the changes in the dislocation structure of bonded plates in the layers near-the-interface. It was found that the extremely rapid temperature increase followed by high cooling rates in the areas near the interface favour the formation of metastable phases. The crystalline or glassy nature of the phases formed inside melted zones strongly depends on the chemical composition of bonded metals. The amorphous phases dominates the melted zone of the (carbon or stainless steel)/Zr whereas the mixture of amorphous phases and nano- grains were identified in (carbon steel)/Ti and (stainless steel)/Ta clads. The elongated shape of the (sub)grains and the randomly distributed dislocations inside them as well as the shear bands and twins observed in the layers near-the-interface of all investigated clads, clearly indicated that during explosive welding, the deformation processes were prevailing over the softening ones.

PL

W pracy analizowano zmiany strukturalne oraz składu chemicznego, jakie zachodzą w pobliżu powierzchni połączenia płyt metalowych spajanych z wykorzystaniem energii wybuchu. Badano kompozycje materiałów bazujące na stali węglowej lub stopowej (płyta bazowa) w połączeniu z Ti, Zr lub Ta (płyta lotna). W prowadzonej analizie wykorzystano transmisyjny mikroskop elektronowy (TEM) wyposażony w spektrometr promieniowania X (EDX) a także skaningowy mikroskop elektronowy wyposażony w system pomiaru orientacji lokalnych (SEM/EBSD). Zaobserwowano, że ekstremalnie szybki wzrost temperatury a następnie szybkie chłodzenie prowadzi do uformowania się w strefie przetopień faz niestabilnych o silnie zróżnicowanym składzie chemicznym. Krystaliczna lub amorficzna natura formujących się faz uzależniona jest od składu chemicznego łączonych metali. Faza amorficzna dominuje w strefach przetopień formujących się w układzie płyt (stal austenityczna lub węglowa)/Zr podczas, gdy mieszanina faz amorficznych i ultra drobnokrystalicznych dominuje w układach płyt (stal węglowa)/Ti oraz (stal astenityczna)/Ta. Analizy strukturalne pokazują, że w warstwach łączonych płyt położonych przy powierzchni połączenia, obserwuje się podstrukturę komórkową z duża ilością dyslokacji zgromadzonych w ich wnętrzu a także bliźniaki odkształcenia (Zr, Ti) oraz pasma ścinania (stal, Zr). Fakty te pozwalają na stwierdzenie, że procesy odkształcenia dominują nad procesami zmiękczenia. Udokumentowano także, że pomimo trudności w preparatyce próbek wynikających z silnie odmiennych własności elektrochemicznych łączonych metali, połączenie technik opartych o TEM oraz SEM/EBSD pozwala w pełni opisać zjawiska zachodzące w meso- i nano- skali w pobliżu powierzchni połączenia.