Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The Influence of Cold Deformation and Annealing on Texture Changes in Austenitic Stainless Steel

Kowalska Joanna, Witkowska Małgorzata

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2024

|

Vol. 18, no 2

143--158

EN

Austenitic stainless steels are widely used in industry, from heavy industry and power generation to precision mechanics and electronics, accounting for about 2/3 of the stainless steels produced. The stability of austenite influences the properties and behaviour of these steels during deformation and annealing. This paper presents the results of research into austenitic metastable phase X5CrNi1810 steel, which was subjected to cold rolling (in the range of 5 to 80%) and then annealing (at temperatures of 500-900°C). The research focused mainly on changes in crystallographic texture parameters occurring during the analysed processes. It was found that the observed development of the deformation texture is complex due to the fact that several processes take place simultaneously. Namely, the deformation of austenite, the transformation of austenite into martensite, and the deformation of the resulting martensite. The texture of the deformed austenite was similar to the texture of the alloy type {112}<110>. After 80% deformation, the Goss-type {110}<001> texture component showed the highest intensity. The lack of {112}<111> orientation in the texture was due to the fact that this orientation changes to the {112}<110> martensite orientation as a result of the γ→α’ phase transition. Annealing of the deformed steel at 500°C led to an increase in the degree of texturing (sharpening of the texture), which was related to the improvement of the texture in this temperature range. Above 600°C, the degree of texturing decreased, which is directly related to the α’→γ reverse transformation and the subsequent recrystallization process. Magnetic studies indicate an increasing proportion of the magnetic phase α’ (martensite) together with an increasing degree of deformation. For deformation of 80%, the amount of magnetic phase reached a value of more than 33%. However, after annealing at a temperature of 800°C, there is no martensite in the structure, which indicates that, in these heat treatment conditions, the complete reverse transformation of martensite into austenite has already taken place.

2

Effect of cutting process adjustment on crystallographic texture of machined surface layer of titanium alloy

Li Anhai, Zhang Rufeng, Liu Jinyuan, Song Xuhao

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2023

|

Vol. 23, no. 1

art. no. e19, 2023

EN

Integral structural parts of titanium alloy have high material removal rate, high machining difficulty and need multi-step machining to form the final geometry. The crystallographic texture of machined surface layer will affect the surface quality and the mechanical performance of machined parts from the microstructural aspect. Therefore, high requirements for finish machining surface quality and a reasonable high-quality machining surface-oriented process adjustment method need to be explored. In this paper, the surface quality controlling methods of titanium alloy machining are theoretically analyzed, two machining process adjustment methods in terms of multi-step cutting and prestressed cutting are proposed, and the finite element simulation of multi-step cutting and prestressed cutting was carried out. According to the principle of crystallographic texture and the obtained shear strain and strain rate data by finite element simulation, the crystallographic texture of surface layer materials processed by single-step cutting, single-step prestressed cutting, multi-step cutting and prestressed multi-step cutting were simulated by viscoplastic self-consistent (VPSC) texture simulation program. The influence of cutting process adjustment method on the texture polar figures (texture type and texture density) and crystallographic orientation distribution function (ODF) diagram of machined surface was analyzed. Moreover, the experimental comparisons and validations of simulated results were conducted by orthogonal cutting tests and microstructural texture measurements by using electron backscatter diffraction (EBSD) technique.

3

An analysis of crystallographic texture and residual stresses of aluminium alloy RSA-501 after selected processes of twist extrusion (TE)

Byczkowska P., Sawicki J., Adamczyk-Cieślak B., Januszewicz B.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2022

|

Vol. 118, nr 1

5--28

EN

Purpose: This study presents the residual stress analysis for the twist extrusion (TE) process after the experiment and numerical simulation and the analysis of the crystallographic texture changes and changes in hardness before and after the TE process for an RSA-501 aluminium alloy (Al; Mg5%; Mn1.5%; Sc0.8%; Zr0.4%). Design/methodology/approach: Crystallographic textures were obtained with the PANAlytical Empyrean X-ray diffractometer. The stresses were measured by applying the X-ray method with the use of using the PROTO iXRD diffractometer. Findings: The use of severe plastic deformation processes in the mass of the material leads to a significant change difference in the stress distribution in the workpiece and a change in texture compared to the reference material. The stress distribution in the sample cross-section and stress values varied and depended on the stage of the twisting process to which the surface was subjected. The highest stress (about 600 MPa) appears at the peaks of the front surface when exiting the twist area die TE. Higher stress values at the edges of the specimen are caused by friction (deformation) of the material against the die surface. The TE process strengthened – the highest crystallographic texture background level was 49%. Practical implications: The conducted tests and the obtained results allow the determination of the process parameters and critical areas of the sample by carrying out a numerical simulation. Originality/value: Microhardness increases due to the TE process and the largest values were observed at the edges. This phenomenon is confirmed by the numerical simulation results presented in this paper.

4

The effect of severe plastic deformation on the IF steel properties, evolution of structure and crystallographic texture after dual rolls equal channel extrusion deformation

Jabłońska M. B., Kowalczyk K., Tkocz M., Chulist R., Rodak K., Bednarczyk I., Cichański A.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2021

|

Vol. 21, no. 4

310--319

EN

This paper presents some results of the influence of severe plastic deformation on the microstructure evolution, grain refinement aspect, and mechanical properties of ultra-low carbon steel. Ti-stabilized experimental IF steel was deformed at a room temperature with unconventional SPD process—dual rolls equal channel extrusion (DRECE). Mechanical properties and structure of ferritic steel in initial state and after selected steps of deformation were investigated. The mechanical properties were determined by static tensile tests carried out at a room temperature and microhardness research. The structural investigations involved using scanning transmission electron microscopy observations, electron back scattered diffraction and measurements of the crystallographic texture. The DRECE process affects the evolution of the structure. The microstructural investigations revealed that the processed strips exhibited a dislocation cell and grain structures with mostly low angle grain boundaries. The electron backscattering diffraction (EBSD) examination showed that the processed microstructure is homogeneous along the strips thickness. The mechanical properties of the DRECE-processed IF steel strips increased with an increase the number of passes.

5

Inter-relationship between microstructure evolution and mechanical properties in inertia friction welded 8630 low-alloy steel

Banerjee Amborish, Ntovas Michail, Da Silva Laurie, Rahimi Salaheddin, Wynne Bradley

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2021

|

Vol. 21, no. 4

244--262

EN

The evolution of microstructure and mechanical properties in AISI 8630 low-alloy steel subjected to inertia friction welding (IFW) have been investigated. The effects of three critical process parameters, viz. rotational speed, friction and forge forces, during welding of tubular specimens were explored. The mechanical properties of these weld joints, including tensile and Charpy V-notch impact were studied for determining the optimum welding parameters. The weld joints exhibited higher yield strength, lower hardening capacity and ultimate tensile strength compared to base metal (BM). The maximum strength and ductility combination was achieved for the welds produced under a nominal weld speed of ~ 2900–3100 rpm, the highest friction force of ~ 680–720 kN, and the lowest axial forging load of ~ 560–600 kN. The measured hardness distribution depicted higher values for the weld zone (WZ) compared to the thermo-mechanically affected zone (TMAZ), heat-affected zone (HAZ) and BM, irrespective of the applied welding parameters. The substantial increase in the hardness of the WZ is due to the formation of microstructures that were dominated by martensite. The observed microstructural features, i.e. the fractions of martensite, bainite and ferrite, show that the temperature in the WZ and TMAZ was above Ac3, whereas that of the HAZ was below Ac1 during the IFW. The fracture surface of the tensile and impact-tested specimens exhibited the presence of dimples nucleating from the voids, thus indicating a ductile failure. EBSD maps of the WZ revealed the formation of subgrains inside the prior austenite grains, indicating the occurrence of continuous dynamic recrystallisation during the weld. Analysis of crystallographic texture indicated that the austenite microstructure (i.e. FCC) in both the WZ and TMAZ undergoes simple shear deformation during IFW.

6

Multi-scale numerical analysis of the effect of microstructural features on the mechanical behavior of polycrystalline Ti-6Al-4V alloy

Benmessaoud Fatna, Velay Vincent, Cheikh Mohammed, Vidal Vanessa, Boher Christine, Rézaï-Aria Farhad

Engineering Transactions

|

2019

|

Vol. 67, iss. 2

227--242

EN

The present work aims to model the influence of microstructural features of Ti-6Al-4V titanium alloy on its mechanical behavior. A multi-scale approach based on crystal plasticity is considered. The elasto-viscoplastic constitutive equations of Meric-Cailletaud are modified to take into consideration the effect of the grain size by introducing the Hall-Petch relationship at the local scale. This modified model is coupled with finite element calculations under small strain assumption to simulate the monotonic mechanical behavior of Ti-6A-4V at local and global scales. It is shown that the mechanical behavior of Ti-6Al-4V is drastically dependent upon the material features. Strong crystallographic texture can result in the formation of hardened and less hardened areas. Moreover, by increasing the grain size scattering, the heterogeneously deformed areas are multiplied. By decreasing the average grain size, the yield strength increases. It is observed that the effects of grain size, grain size scattering and crystallographic texture are coupled.

7

Equation of the magnetic field distribution of dynamo sheets taking into account crystallographic structure

Mazgaj Witold, Szular Zbigniew, Sierżęga Michał, Szczurek Paweł

Archives of Electrical Engineering

|

2019

|

Vol. 68, nr 1

185--194

EN

The main purpose of the paper is to present a method which allows taking into account the anisotropic properties of dynamo steel sheets. An additional aim is to briefly present anisotropic properties of these sheets which are caused by occurrences of some textures. In order to take into account textures occurring in dynamo sheets, a certain sheet sample is divided into elementary segments. Two matrix equations, describing changes of the magnetic field, are transformed to one non-linear algebraic equation in which the field strength components are unknown. In this transformation the flux densities assigned to individual elementary segments are replaced by functions of flux densities of easy magnetization axes of all textures occurring in the given dynamo sheet. The procedure presented in the paper allows determining one non-linear matrix equation of the magnetic field distribution; in this equation all textures occurring in a dynamo sheet are included. Information about textures occurring in typical dynamo sheets may be used in various approaches regarding the inclusion of anisotropic properties of these sheets, but above all, the presented method can be helpful in calculations of the magnetic field distribution in anisotropic dynamo sheets.

8

Walcowanie asymetryczne - wybrane problemy. Część C: Wpływ asymetrii walcowania asymetrycznego na teksturę i mikrostrukturę metali

Uniwersał A., Wróbel A.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2018

|

R. 63, nr 12

14--18

PL

W serii trzech artykułów przeanalizowano literaturę dotyczącą walcowania asymetrycznego oraz wpływu tego procesu na teksturę i mikrostrukturę metali. W obecnej pracy przedstawiono wpływ asymetrii walcowania na teksturę i mikrostrukturę miedzi, aluminium tytanu i stali. Zamieszczono także podsumowanie cyklu publikacji oraz analizę możliwości zastosowania walcowania asymetrycznego w praktyce technologicznej.

EN

A literature review on asymmetric rolling has been done and presented in a series of three consecutive papers. The effect of rolling asymmetry on technological parameters and the product texture and microstructure was presented. The present paper concern the asymmetry effect on crystallographic texture and microstructure of copper, aluminum, titanium and steels. A summary of the publication cycle and possibilities for the asymmetric rolling application in technological practice are provided.

9

Utility Of Stress-Texture Characteristics Of Structural Materials By X-Ray Technique

Bonarski J. T., Kania B., Bolanowski K., Karolczuk A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 3

2247--2252

EN

The article presents the results of residual stress analysis in selected metal-metal joints manufactured by conventional welding and explosive merging. The X-ray diffraction technique applied for advanced stress-texture measurements and data processing revealed directions and values of the principal stresses and their configuration on the surface of the examined structural elements. The obtained stress topography of the joint intersections indicates a possible path of potential cracking formed during the exploitation process and thus it becomes a very useful tool in the diagnostics of structural elements.

PL

W pracy opisano badania i uzyskane wyniki analizy naprężeń własnych przeprowadzone dla wybranych połączeń metal-metal wytworzonych przez konwencjonalne spawanie oraz łączenie wybuchowe. Pomiary naprężeń oraz tekstury dokonane techniką dyfrakcji rentgenowskiej, jak i zastosowane odpowiednie procedury obliczeniowe pozwoliły zidentyfikować kierunki i wartości naprężeń głównych oraz ich konfigurację w badanych elementach konstrukcyjnych. Topografia naprężeń w wybranych obszarach badanych połączeń wskazuje możliwą drogę potencjalnej destrukcji złączy w procesie ich eksploatacji. Charakterystyki naprężeniowo-teksturowe uzyskane w oparciu o technikę dyfrakcji rentgenowskiej okazują się bardzo przydatnym narzędziem w diagnostyce elementów konstrukcyjnych, szczególnie takich jak przedmiotowe złącza.

10

Giant Young’S Modulus Variations in Ultrafine-Grained Copper Caused by Texture Changes at Post-Spd Heat Treatment

Pal-Val P., Pal-Val L., Natsik V., Davydenko A., Rybalko A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 4

3073--3076

EN

The effect of annealing on dynamic Young’s modulus, E, of ultrafine-grained (UFG) copper obtained by combined severe plastic deformation (SPD) is investigated. It is established that Young’s modulus in the SPD-prepared samples exceeds that in the coarse-grained fully annealed (CGFA) samples by 10 to 20 %. Isothermal annealing at elevated temperatures between 90 and 630°С leads to a sharp decrease of Young’s modulus for annealing temperatures above 210°С. After annealing at 410°С, the value of E reaches its minimal value that is 35 % lower than E in CGFA samples (total change in E is about 47 % of the initial value). Further annealing at higher temperatures leads to an increase in Young’s modulus. It is shown, that the unusual behavior of Young’s modulus is caused by formation of the <111> axial texture in the SPD-treated samples which then is replaced by the <001> texture during the post-SPD heat treatment.

PL

Zbadano wpływ wyżarzania na dynamiczny moduł Younga (E), w ultra drobnoziarnistej miedzi (UFG) otrzymanej przez złożone intensywne odkształcenie plastyczne (SPD). Stwierdzono, że wartość modułu Younga próbek przygotowanych przez SPD przekracza tą w gruboziarnistych w pełni wyżarzonych próbkach (CGFA) o 10 do 20%. Izotermiczne wyżarzanie w podwyższonej temperaturze pomiędzy 90 i 630°С prowadzi do gwałtownego spadku modułu Younga dla temperatury wyżarzania powyżej 210°С. Po wyżarzaniu w 410°C, E osiąga minimalną wartość, która jest o 35% niższa niż wartość E w próbkach CGFA (całkowita zmiana E wynosi około 47% wartości początkowej). Dalsze wyżarzanie w wyższych temperaturach prowadzi do zwiększenia modułu Younga. Pokazano, że to niezwykłe zachowanie modułu Younga jest spowodowane tworzeniem osiowej tekstury <111> w próbkach poddanych SPD, która następnie zastępowana jest teksturą <001> podczas obróbki cieplnej po SPD.

11

Evolution of Microstructure in Rolled Mg-Based Alloy. Textural Aspect

Drzymała P., Kania B., Wróbel M., Darłak P., Długosz P., Kwaśniewski P., Bonarski J. T.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 4

2505--2512

EN

Magnesium alloys are the lightest structural materials, which makes them particularly suitable for use in the aircraft and automotive industry. However, due to hexagonal close-packed crystal structure, resulting in insufficient number of independent slip systems, magnesium alloys exhibit poor formability at room temperature. Conventional methods of work hardening of magnesium alloys requires the temperature about 300°C, which favours simultaneously processes of thermal recovery and grain growth, but decreases beneficial microstructure strengthening effect. Thus, it is a crucial to undertake development of a technology for semi-finished magnesium alloys elements, which will ensure better mechanical properties of the final products by forming desirable microstructure. In the paper we present the development of crystallographic texture of the Mg-based alloy (Mg-AZ31) in the form of pipe extruded at 430°C and subjected to pilger rolling at relatively low temperature.

PL

Stopy magnezu należą do najlżejszych materiałów konstrukcyjnych, co czyni je szczególnie użytecznymi w przemyśle lotniczym i samochodowym. Jednakże ze względu na strukturę heksagonalną zwartą, skutkującą niewystarczającą liczbą systemów poślizgu, stopy magnezu wykazują złą plastyczność w temperaturze pokojowej. Konwencjonalne metody umocnienia poprzez zgniot wymagają temperatury około 300°C dla tych stopów, co sprzyja jednocześnie procesom zdrowienia i rozrostu ziarna, ale obniża sam efekt umocnienia. Zatem kluczowe jest rozwinięcie technologii dla półproduktów ze stopu magnezu, która zapewni lepsze właściwości mechaniczne końcowych produktów poprzez uformowanie korzystnej mikrostruktury. W pracy przedstawiono rozwój tekstury krystalograficznej stopu na bazie magnezu (Mg-AZ31) w formie rury wyciśniętej w temperaturze 430°C i poddanej walcowaniu pielgrzymowemu we względnie niskiej temperaturze.

12

Light alloys for application as engine parts – comparison of properties of three materials

Ranachowski Z., Pawełek A., Drzymała P., Bonarski J., Lewandowski M., Ozgowicz W.

Zeszyty Naukowe / Akademia Morska w Szczecinie

|

2014

|

nr 39 (111)

128--132

EN

This paper discusses the mechanical properties, microstructure and crystallographic texture of light alloys made on the base of aluminium, magnesium and lithium. An acoustic emission (AE) technique was applied to detect the moment of twinning or slip activation during compression and channel – die tests to extend the comprehension on the nature of the plastic deformation processes occurring in the investigated alloys.

13

Materials Stress Diagnostics by X-Ray and Acoustic Techniques

Bonarski J.T., Tarkowski L., Pawlak S., Rakowska A., Major Ł.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 2

437--441

EN

Performed investigations and obtained results concerned the analysis of residual stresses in near-surface areas of coppercorundum (Cu-Al2O3) composite and silicon carbide (SiC) samples. X-ray diffraction and acoustic tomography techniques, as well as the suitable calculation procedures, allowed to locate sample-areas with extreme values of stresses residing in the examined materials. The registered texture-stress characteristics reflects inhomogeneity of the samples structure identified by means of acoustic tomography. Obtained results provide valuable information on anisotropy of physical properties of structural elements produced by the technologies applied to the examined samples.

PL

Przeprowadzone badania i uzyskjane wyniki dotyczyły analizy naprężeń w pobliżu obszarów powierzchniowych dwóch typów materiałów: kompozytów CU-AI2O3 oraz węglika krzemu (SiC). Do zlokalizowania obszarów skrajnych wartości naprę- żeń w badanych materiałach użyto dwóch technik dyfrakcji rentgenowskiej i tomografii akustycznej wykorzystując skaningowy mikroskop akustyczny. Zarejestrowana tekstura krystalograficzna oraz naprężenia własne odzwierciedlają niejednorodność próbek zidentyfikowaną za pomocą tomografii akustycznej. Uzyskane wyniki stanowią cenne informacje na temat anizotropii właściwości fizycznych elementów konstrukcyjnych.

14

Geometryczny opis polikryształów w IMIM PAN

Morawiec A.

LAB Laboratoria, Aparatura, Badania

|

2013

|

R. 18, nr 6

12--15

15

Modelling of texture evolution in KOBO extrusion process

Kowalczyk-Gajewska K., Stupkiewicz S.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 1

113-118

EN

The paper is aimed at modelling of evolution of crystallographic texture in KOBO extrusion which is an unconventional process of extrusion assisted by cyclic torsion. The analysis comprises two steps. In the first step, the kinematics of the KOBO extrusion process is determined using the finite element method. A simplifying assumption is adopted that the material flow is not significantly affected by plastic hardening, and thus a rigid-viscoplastic material model with no hardening is used. In the second step, evolution of crystallographic texture is modelled along the trajectories obtained in the first step. A micromechanical model of texture evolution is used that combines the crystal plasticity model with a self-consistent grain-to-polycrystal scale transition scheme, and the VPSC code is used for that purpose. Since each trajectory corresponds to a different deformation path, the resulting pole figures depend on the position along the radius of the extruded rod.

PL

Praca jest poświęcona modelowaniu rozwoju tekstury krystalograficznej w procesie wyciskania metodą KOBO - niekonwencjonalnym procesie wyciskania przy udziale cyklicznego skręcania. Analiza jest prowadzona w dwóch krokach. W pierwszym kroku, przy pomocy metody elementów skończonych, wyznaczane jest pole deformacji w procesie KOBO przy upraszczającym założeniu, że nie zależy ono w sposób istotny od umocnienia materiału. W pracy zastosowano model sztywno-lepkoplastyczny bez umocnienia. W drugim kroku, modelowany jest rozwój tekstury krystalograficznej wzdłuż trajektorii wyznaczonych w pierwszym kroku. W tym celu wykorzystano mikromechaniczny model łączacy model plastyczności kryształów i samozgodny schemat przejścia mikro-makro zaimplementowany w programie VPSC. Poniewaz ścieżka deformacji jest inna dla każdej trajektorii, wynikowe figury biegunowe wykazują zależność od położenia wzdłuż promienia wyciskanego pręta.

16

Wybrane właściwości powłok Cu-Al2O3 do zastosowań w układach wydechowych i napędowych

Pawlak S., Bonarski J., Rakowska A., Morgiel J., Major Ł., Major B.

Inżynieria Materiałowa

|

2011

|

Vol. 32, nr 4

662-664

PL

Przedmiotem pracy jest analiza morfologii i charakterystyka naprężeniowo- -teksturalna mikrostruktury powłok kompozytów metalowo-ceramicznych Cu-Al2O3 ze zróżnicowaną zawartością fazy ceramicznej. Identyfikacji tych charakterystyk dokonano technikami dyfrakcji rentgenowskiej oraz mikroskopii elektronowej, a dodatkowo jednorodność mikrostruktury analizowano techniką mikroskopii akustycznej. Badano dwa kompozyty Cu-Al2O3 różniące się udziałem fazy ceramicznej (2% i 10%) w postaci powłok osadzonych na podłożu Cu metodą natryskową w środowisku o temperaturze pokojowej oraz podwyższonej. Potencjalnym zastosowaniem badanych powłok kompozytowych są elementy konstrukcyjne układu wydechowego i napędowego silników lotniczych i samochodowych. Uzyskane wyniki badań pozwalają stwierdzić, że wariant 10% dodatku Al2O3 i podwyższona temperatura osadzania zapewniają uzyskanie najlepszych właściwości użytkowych (w aspekcie potencjalnych zastosowań) spośród badanych kombinacji składu fazowego kompozytu i technologii wytwarzania powłok.

EN

The presented work is focused on morphology analysis and stress-texture characteristics of metal-matrix composites Cu-Al2O3 coatings with diverse volume fraction of the ceramic phase. Identification of the microstructure characteristics was carried out by means of X-ray diffraction and electron microscopy techniques. Additionally, the acoustic microscopy was used to evaluation of microstructure inhomogeneity. Two metal-matrix composites coatings Cu-Al2O3 with 2 and 10 vol. % of the ceramic phase deposited on Cu-substrate by a cold and hot sputtering technology were examined. Potential applications of the investigated coatings are structural elements of exhaust and propulsion systems in automotive and the aerospace sectors. Obtained results allow to state that the 10% of Al2O3 and elevated temperature of the deposition process assure the best properties combination (in the potential application aspect) among the examined variants of the phase composition and technological parameters of the MMC coatings.

17

The effect of heavy deformation on the structure of Mg-AZ31 alloy at ambient and elevated temperatures

Bonarski J., Pospiech J.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 3

565-568

EN

The behavior of the Mg-AZ31 (Mg based) alloy containing 3.1 wt. % Al and 1.3 wt. % Zn based on structure observations during heavy deformation by the Equal Channel Angular Pressing (ECAP) at room and elevated temperatures has been investigated. Heavy deformation of metals opens new possibilities to control the structure and texture in order to obtain new mechanical properties. The refinement of microstructure together with the increase of strength and ductility of material are the most desired effects of such a technique. Such requirements can be realized by the use of the ECAP technique often applied to deform metals of cubic and hexagonal lattices. In contrast to materials of low deformability at room temperature such as the Mg-AZ31 alloy, extrusion with the ECAP technique is not effective because usually leads to its failure. In the presented work, the results of the attempt to moderate the Mg-AZ31 alloy destruction in the ECAP processing through the use of Al-shield protection have been presented. The behavior of the Mg-based alloy in the ECAP process at room and elevated temperatures was examined with texture measurements and structure observations.

PL

Na podstawie obserwacji struktury badano zachowanie się stopu magnezu Mg AZ31 (3,1% mas. Al i 1,3% mas. Zn) podczas intensywnego odkształcenia w procesie Equal Channel Angular Pressing (ECAP) w temperaturze pokojowej i podwyższonej. Intensywne odkształcenie metali stwarza nowe możliwości sterowania strukturą i teksturą krystalograficzną w aspekcie poprawy właściwości materiału, przede wszystkim mechanicznych. Najważniejsze pożądane efekty intensywnego odkształcenia to silne rozdrobnienie mikrostruktury z równoczesnym wzrostem wytrzymałości i ciągliwości materiału. Wymagania takie spełnia metoda przeciskania przez kanał kątowy ECAP, co wykazano w wielu jej zastosowaniach dla metali o sieci regularnej i heksagonalnej. Technologia ECAP nie jest jednakże efektywna w przypadku materiałów o słabej odkształcalności w temperaturze otoczenia, takich jak stop Mg AZ31, który jest przedmiotem badań opisanych w niniejszej pracy. Przeciskanie metodą ECAP w temperaturze pokojowej prowadzi do destrukcji tego stopu. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki podjętej próby złagodzenia destrukcji stopu Mg AZ31 w procesie ECAP przez zastosowanie osłony aluminiowej. Badano zachowanie się stopu magnezu AZ31 w procesie ECAP w temperaturze pokojowej oraz podwyższonej na podstawie pomiarów tekstury i obserwacji mikrostruktury.

18

Laws of substructure anisotropy of textured metal materials

Perlovich Y., Isaenkova M., Fasenko V.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 3

739-742

EN

The substructure anisotropy of real textured metal materials was studied by use of the X-ray method of Generalized Pole Figures. Substructure states of rolled material along different directions form an extremely wide spectrum. Three laws of substructure anisotropy were revealed for the first time. The 1st law describes the distribution of residual deformation effects in textured materials, the 2nd law concerns variation of lattice parameters in metal products due to elastic microstrains and the 3d law considers non-uniformity of the lattice condition in connection with sign of residual microstrains.

PL

Anizotropia substruktury w metalach posiadających teksturę krystalograficzną była badana za pomocą rentgenowskiej metody uogólnionych figur biegunowych. Stany substruktury walcowanego materiału wzdłuż rożnych kierunków stanowią bardzo szerokie spektrum. Po raz pierwszy zostały przedstawione trzy prawa anizotropii substrukturalnej. Pierwsze prawo opisuje szczątkowe efekty odkształcenia w teksturowanych materiałach w zależności od orientacji ziaren. Drugie prawo dotyczy zmienności parametrów sieci krystalicznej w wyrobach metalowych w wyniku elastycznych mikronaprężeń. Trzecie prawo dotyczy niejednorodności stanu sieci krystalicznej w związku ze znakiem mikronaprężeń szczątkowych.

19

Phenomenological Description of the Effect of Micro-Shear Banding in Micromechanical Modelling of Polycrystal Plasticity

Kowalczyk-Gajewska K., Pęcherski R. B.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2009

|

Vol. 54, iss. 4

1145-1156

EN

The rigid-plastic crystal plasticity model accounting for the effect of micro-shear banding mechanism on the reduction of the global strain hardening rate is presented. The instantaneous contribution of micro-shear bands in the rate of plastic deformation is described by means of the constitutive function fMS that depends on the type of strain path specified by the current direction of strain rate tensor. The capabilities of the model are explored by studying the strain-stress behavior of polycrystalline material together with the crystallographic texture evolution in the polycrystalline element.

PL

Przedstawiono sztywno-plastyczny model plastyczności kryształów uwzględniający wpływ mikropasm ścinania na redukcje globalnego modułu umocnienia. Chwilowy udział mikro-pasm ścinania w prędkości deformacji plastycznej został opisany poprzez dodatkowa konstytutywna funkcje fMS, która zależy od schematu odkształcenia zdefiniowanego przez aktualny kierunek tensora prędkości odkształceń. Zbadano możliwości proponowanego modelu mikromechanicznego w ramach analizy odpowiedzi materiału polikrystalicznego z uwzględnieniem rozwoju tekstury krystalograficznej.

20

The influence of the texture on yield strength and strain hardening of high purity aluminum foils

Lederer M., Groger V., Schafler E.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2008

|

Vol. 53, iss. 1

69-73

EN

It is well known that yield strength and strain hardenin g of metals strongly depend on the grain size and on the purity of samples. However, the crystallographic texture also plays an important role in terms of describing the mechanical properties. Usually it is difficult to distinguish between all these contributions to the material behavior. If one wants to measure the effect of texture alone without being disturbed by different kind of effects, it is necessary just to change the texture and keep everything else constant. We here report tensile tests of high purity aluminum foils of two different thicknesses. In order to separate the influence of the texture from grain size and impurity effects, we have cut 99.999% purity aluminum foils either parallel or diagonal from identical sheets. Further, the sample preparation included a heat treatment for two hours at 550°C. Thereby, a pronounced cubic texture was obtained. Using a tolerance angle of 10° for the Euler angles, we obtained 30.6% cubic texture for 270 pm thick foils and 36.2% cubic texture for 540 un thick foils. Then tensile tests were performed, where the angle between the tensile direction and the rolling direction was either 0° or 45°. The latter samples showed a smaller flow stress at low strain but a higher ultimate tensile strength at the end. This result was nicely reproduced by the foils of either thickness. In the last experimental step, the texture of the deformed specimens was recorded. It was found that the texture evolution is clearly altered when the orientation of the samples is changed. Nevertheless, the deformed samples have in common that the orientations of the grains are spread over wide angles after the tensile tests. Finally, an attempt was made to interprete the measured flow stress with the Taylor model. According to this model the elongation of the sample is generated by five operating slip systems in any grain. Taylor used the minimum shear principle to select the five active slip systems among the 12 slip systems of the fcc geometry with respect to the orientation of the grains. The ratio of the overall shear of the active slip systems to the macroscopic strain of the sample is the so called Taylor factor. The average Taylor factor should be proportional to the measured flow stress at low strain. However, first calculations yield deviating results. A possible explanation for this discrepancy could be that the number of active slip systems is actually below five.

PL

Wiadomo, że umowna granica plastyczności i umocnienie odkształceniowe metali silnie zależą od wielkości ziarna i czystości próbek. Jednakże, tekstura krystalograficzna także odgrywa ważną rolę przy określeniu własności mechanicznych. Zwykle trudno jest rozróżnić wpływ wszystkich tych czynników na zachowanie materiału. Jeśli chce się zmierzyć efekt samej tekstury bez zakłócania przez inne rodzaje zjawisk, konieczne jest zmieniać właśnie teksturę, a pozostawić wszystkie inne czynniki stale. W pracy przedstawiamy próby rozciągania wysokiej czystości folii aluminiowych o dwóch grubościach. Aby oddzielić wpływ wielkości ziarna i zanieczyszczeń od efektu tekstury wycieto folię z aluminium o czystości 99.999% albo równolegle albo diagonalnie z identycznych arkuszy cienkich blach. Dalsze przygotowanie próbek obejmowalo obróbkę cieplną w 550°C. W ten sposób uzyskano wyraźną teksturę sześcienna. Stosując kątową tolerancję 10° dla katów Eulera otrzymaliśmy 31% tekstury sześciennej dla folii o grubości 270 um i 38% dla folii o grubości 540 um. Próby rozciągania wykonano przy dla katów pomiędzy kierunkiem rozciągania, a kierunkiem walcowania albo 0° albo 45°. Ostatnie próbki wykazały mniejszą wytrzymałość plastycznit przy niskim odksztalceniu, ale wyższą końcową wytrzymałość na rozciąganie. Ten wynik ściśgle powtórzył się dla każdej z grubości folii. W ostatnim etapie eksperymentu zbadano teksture odksztalconych próbek. Stwierdzono, że rozwój tekstury wyraźnie zmienia się kiedy zmienia się orientacja próbki. Niemniej jednak, wspólne dla odkształconych próbek było, że próbie rozciągania orientacje ziaren były rozmyte w szerokim zakresie kątowym. Na zakończenie, podjęto próbę interpretacji zmierzonej wytrzymałości plastycznej przy pomocy modelu Taylora. Zgodnie z tym modelem wydłużenie próbki jest generowane przez pięć systemów poślizgu działających w każdym ziarnie. Taylor uzyl zasady minimalnego ścinania, aby wybrać pięć aktywnych systemów poślizgu — spomiędzy 12 systemów pślizgu dla geometry RPC — w zależności od orientacji ziaren. Stosunek całkowitego ścinania w aktywnych systemach poślizgu do makroskopowego odkształcenia próbki nazywane jest współczynnikiem Taylora. Średni współczynnik Taylora powinien być proporcjonalny do zmierzonej wytrzymałości plastycznej przy niskim odkształceniu. Jednakowoż pierwsze obliczenia dały błędne, odchylne wartości.Możliwym wyjaśnieniem dla tej niezgodności mogłoby być mniej niż pięci aktywnych systemów poślizgu.