Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Evaluation of Foundry Properties of Brahmaputra River Sand and its Prospects

Rana Md. Shohel, Shahriar Md. Shams, Alam Md. Sha, Hossain Md. Imam Sohel, Biswas Pradip Kumar, Zaman Mohammad Nazin

Archives of Foundry Engineering

|

2023

|

Vol. 23, iss. 2

80--90

EN

The river system of the Bengal delta encompasses a huge amount of fluvial sand; however, no comprehensive studies were available on using this river sand in foundry industries. Hence, the present research evaluates the foundry properties of trans-boundary Brahmaputra River sand and its prospects for use in foundries. Several laboratory analyses have been performed to elicit the foundry properties using standard methods of foundry analysis, including XRD, XRF, TG-DSC, and FESEM. From the study, the sand contains mainly quartz with small amounts of feldspar, amphibole, chlorite, and mica, and exhibits a subangular to subrounded shape. The sand is dominated by SiO2 (67.81-69.97%) and lesser amounts of other oxides, and it is thermally stable within 1000 °C temperature. The grain fineness number (64-79), mineralogical, chemical, thermal, and foundry properties are suitable for non-ferrous metal casting without distortion. Further, the aluminum and zinc alloy casting with trials demonstrate their potential for use in the foundry industries. The outcomes of this study thus offer valuable information about utilizing Brahmaputra River sand for foundry applications.

2

A thermal stress forming method for increasing bending angle and improving microstructure and properties

Guo Yankuo, Shi Yongjun, Wang Xiaogang, Fan Kaijun, Wang Qin

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2022

|

Vol. 22, no. 1

art. no. e23, 2022

EN

Thermal stress forming (thermoforming) technology has good advantages in small-batch, complex surface, brittle, and hard material processing. A large bending angle is the main objective of thermal stress forming. However, the problem of small bending angle has always existed. Especially in the case of larger workpiece thickness (h ≥ 1 mm), the bending angle is smaller. To solve the aforementioned problems, a new method (end blocking method, EBM) is proposed. The bending angle and deformation mechanism of this method with different plate thickness and processing parameters are investigated. Finally, the microstructure and properties of the heating zone are observed. The results show that the new method (9.05 deg) can increase the bending angle by 37.71 times with the traditional method (0.24 deg). The reason is that the new method can form a large bending moment in the heating zone and increase the bending angle effectively. Moreover, the method can still achieve a large bending angle (the traditional method: 0.02 deg, the new method: 2.75 deg, increased by 137.5 times), when the plate is thick (h = 1.2 mm). The bending angle obtained by the new method increases with the increment in laser power or the decrement in scanning speed. By contrast, the change in laser diameter has minimal effect on bending angle. In addition, because the new method can produce large compressive stress in the heating zone, the compressive stress can effectively refine the grains and increase the microhardness by 1.22 times. Therefore, this method can effectively improve the microstructure and properties of the heating zone. This method only needs a simple baffle, and the whole process is simple and practical. The new method in this study uses the laser as the heat source and is also suitable for flame thermoforming and high-frequency induction thermoforming.

3

Effect of SiZr Modification on the Microstructure and Properties of High Manganese Cast Steel

Sobula S.

Archives of Foundry Engineering

|

2021

|

Vol. 21, iss. 4

82--86

EN

The paper presents the results of research on GX120Mn13 modification performed with the SiZr38 inoculant. The microstructure of Hadfield cast steel in as-cast condition was studied through optical microscopy before and after inoculant introduction into the liquid steel. After heat treatment, mechanical properties and wear resistance tests were conducted to analyse the influence of the inoculant. The wear rate was determined according to the Standard Test Method for Determination of Slurry Abrasivity (ASTM G-75). The results show that average grain diameter, area of eqiuaxed grains crystallization and secondary dendrite arm spacing were lower after inoculation. After inoculation, the ultimate tensile strength and proof strength were higher by 8% and 4% respectively, in comparison to the initial state. The results of abrasion wear tests show that the introduction of 0.02 wt. % of zirconium significantly improved wear resistance, which was 34% better in comparison to steel without zirconium.

4

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.

5

Mechaniczne i strukturalne aspekty szybkiej krystalizacji wybranych stopów aluminium

Błaż L., Kula A.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2018

|

T. 29, nr 1

33--64

PL

W przeglądowej formie przedstawiono wyniki dotychczasowych badań szybkokrystalizowanych stopów aluminium, które wykonano w latach 1999–2016 w ramach współpracy naukowo-badawczej Wydziału Metali Nieżelaznych AGH i Nihon University w Tokio. Zastosowanie rozpylania ciekłego stopu na powierzchnię intensywnie chłodzonego walca miedzianego pozwoliło uzyskać cienkie płatki metaliczne, które następnie konsolidowano mechanicznie w procesie prasowania, odgazowania próżniowego i wyciskania. Badano materiały zawierające dodatki stopowe takie, jak Si, Mn, Fe, Ni, Co oraz typowy skład dla wybranych stopów serii 7000 (Mezo10 i Mezo20). Wyróżniono trzy grupy materiałów różniących się trwałością efektu rozdrobnienia składników strukturalnych po szybkiej rekrystalizacji. W warunkach wyżarzania w podwyższonej temperaturze najbardziej stabilne wydzielenia (Si) stwierdzono w stopach RS Al-Si. Stopy RS zawierające metale przejściowe takie, jak Fe, Ni, Mn, Co charakteryzują się umiarkowanie stabilną morfologią wydzieleń, które ulegają bardzo powolnej koagulacji w wysokiej temperaturze, lecz nie osiągają rozmiarów typowych dla materiałów wytwarzanych w technologiach przemysłowych. Stwierdzono, że szybka krystalizacja wymienionych stopów znacząco zwiększa nie tylko własności wytrzymałościowe, ale również plastyczność powyższych stopów. Do trzeciej grupy szybko-krystalizowanych materiałów należą wyroby ze stopów serii 2000, 6000, 7000, które w technologiach przemysłowych poddaje się umocnieniu w procesie starzenia. Pokazano przy-kłady badań strukturalnych i mechanicznych stopów Mezo10 i Mezo20 (seria 7000). Materiały RS wykonane z tych stopów charakteryzują się obecnością wydzieleń o wymiarach 0,5–1,5 µm zawierających podstawowe dodatki stopowe Zn, Mg, Mn. Obecność tych wydzieleń wynika z procesu szybkiej krystalizacji, który nadaje cechy struktury odmienne od przewidywanych zgodnie z wykresem równowagi termodynamicznej.

EN

This review presents the results of studies on rapidly-solidified (RS) aluminum alloys that have been performed during the years 1999-2016 as part of scientific and research cooperation program between the Faculty of Non-ferrous Metals at AGH and Nihon University in Tokyo. The application of liquid alloy spraying onto the intensively cooled and rotating copper cylinder made it possible to obtain thin metallic flakes, which were then consolidated mechanically in the process of pressing, vacuum degasification and extrusion. Materials containing alloying elements such as Si, Mn, Fe, Ni, Co, and selected AA7000series alloys (Mezo10 and Mezo20) were studied. Three groups of materials were distinguished, differing in the persistence of the refinement effect on structural components following rapid recrystallization. Under annealing conditions at elevated temperature, the most stable precipitates (Si) were observed in RS Al-Si alloys. RS alloys containing transitional metals such as Fe, Ni, Mn and Co are characterized by a moderately stable morphology of precipitates, which undergo very slow coarsening at high temperature but do not reach the sizes typical for materials manufactured by industrial technologies. It was found that rapid crystallization of the aforementioned alloys significantly in-creases not only their strength properties but also their plasticity. The third group of rapidly-solidified materials include products made of 2000-, 6000- and 7000-series alloys, which are usually hardened by means of aging process in industrial technologies. Examples of structural and mechanical tests conducted on the Mezo10 and Mezo20 (7000-serie alloys) are shown. RS materials made from these alloys are characterized by the presence of precipitates with sizes of 0.5-1.5 µm, containing basic alloying elements, i.e. Zn, Mg, Mn. The presence of these precipitates arises from the rapid crystallization process, which bestows structural features different from those expected according to the thermo-dynamic equilibrium (phase) diagram.

6

The Influence of Grain Refinement and Feeding Quality on Damping Properties of the Al-20Zn Cast Alloy

Krajewski W. K., Faerber K., Krajewski P. K.

Archives of Foundry Engineering

|

2018

|

Vol. 18, iss. 2

209--214

EN

The paper presents relationships between the degree of structure fineness and feeding quality of the Al – 20 wt.% Zn (Al-20 Zn) alloy cast into a mould made from sand containing silica quartz as a matrix and bentonite as a binder, and its damping coefficient of the ultrasound wave at frequency of 1 MHz. The structure of the examined alloy was grain refined by the addition of the refining Al-3 wt.% Ti – 0.15 wt.%C (TiCAl) master alloy. The macrostructure analysis of the initial alloy without the addition of Ti and the alloy doped with 50-100 ppm Ti as well as results of damping experiments showed that the structure of the modified alloy is significantly refined. At the same time, its damping coefficient decreases by about 20-25%; however, it still belongs to the so called high-damping alloys. Additionally, it was found that despite of using high purity metals Al and Zn (minimum 99,99% purity), differences in the damping coefficient for samples cut from upper and bottom parts of the vertically cast rolls were observed. These differences are connected with the insufficient feeding process leading to shrinkage porosity as well as gases present in metal charges which are responsible for bubbles of gas-porosity.

7

The Research on Characterization of Crushability for Foundry Sand Particles

Dai Y., Ma Q. Y., Li X. H., Zhang X., Hu F. P., Zhang Y., Xie W. D.

Archives of Foundry Engineering

|

2017

|

Vol. 17, iss. 4

231--235

EN

In this paper, crushability of foundry sand particles was studied. Three kinds of in-service silica sands in foundry enterprises selected as the study object, and foundry sand particles were subjected to mechanical load and thermal load during service were analyzed. A set of methods for simulating mechanical load and thermal load by milling and thermal-cold cycling were designed and researched, which were used to characterize the crushability for silica sand particles, the microstructure was observed by SEM. According to the user’s experience in actual application, the crushability of Sand C was the best and then Sand B, the last Sand A. The results indicated that mechanical load, thermal load and thermal-mechanical load can all be used to characterize the crushability of foundry sand particles. Microscopic appearances can qualitatively characterize the crushability of foundry sand particles to a certain extent, combining with the additions and cracks which are observed on the surface.

8

Observation of Hot Tearing in Sr-B Modified A356 Alloy

Uludağ M., Çetin R., Dışpınar D.

Archives of Foundry Engineering

|

2017

|

Vol. 17, iss. 4

165--168

EN

In this work, T-shaped mould design was used to generate hot spot and the effect of Sr and B on the hot tearing susceptibility of A356 was investigated. The die temperature was kept at 250ºC and the pouring was carried out at 740ºC. The amonut of Sr and B additions were 30 and 10 ppm, respectively. One of the most important defects that may exist in cast aluminium is the presence of bifilms. Bifilms can form by the surface turbulence of liquid metal. During such an action, two unbonded surfaces of oxides fold over each other which act as a crack. Therefore, this defect cause many problems in the cast part. In this work, it was found that bifilms have significant effect over the hot tearing of A356 alloy. When the alloy solidifies directionally, the structure consists of elongated dendritic structure. In the absence of equiaxed dendrites, the growing tips of the dendrites pushed the bifilms to open up and unravel. Thus, leading to enlarged surface of oxide to become more harmful. In this case, it was found that these bifilms initiate hot tearing.

9

Optymalizacja zabiegów rozdrobnienia ziarna i modyfikacji eutektyki w pod- i okołoeutektycznych stopach Al-Si

Saja K.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2016

|

Vol. 56, no. 4

351--361

PL

Zabiegi rozdrobnienia ziarna i modyfikacji eutektyki krzemowej w siluminach pod- i okołoeutektycznych należą do ważnych czynników kształtujących ich mikrostrukturę oraz właściwości fizyko-mechaniczne i technologiczne. Z uwagi na ten fakt w publikacji zostały podjęte zadania odpowiedniego, optymalnego doboru dodatków rozdrabniających αAl − roztwór stały oraz modyfikujących eutektykę krzemową (αAl + βSi), w zależności od stopnia eutektyczności układu Al-Si. Wytopy realizowane były w Zakładzie Stopów Metali Nieżelaznych Instytutu Odlewnictwa w Krakowie zgodnie z planem doświadczeń. Otrzymane wyniki badania właściwości mechanicznych (Rm, Rp0,2, A5, Z i HB) poddane zostały obróbce statystycznej. Wyniki te, na podstawie opracowanej interpretacji graficznej, pozwalają w łatwy sposób na właściwy dobór ilości rozdrabniacza (Ti5B1) i modyfikatora krzemu eutektycznego (AlSr10), w zależności od zawartości krzemu (w % wag.) w układzie Al-Si.

EN

The procedures of grain refinement and modification of a silicon eutectic in hypo- and transeutectic silumins belong to important factors shaping their microstructure as well as physico-mechanical and technological properties. Due to this fact, the study attempts to address a proper, optimal, selection of refining additions αAl − a solid solution as well as additions modifying the silicon eutectic (αAl + βSi), depending on the eutecticity degree of the Al-Si system. The melts were realized at the Department of Non-Ferrous Metal Alloys of the Foundry Research Institute in Kraków. according to the experiment schedule. The obtained results of the examinations of the mechanical properties (Rm, Rp0.2, A5, Z and HB) underwent statistical treatment. The results, based on elaborate graphic interpretation, enable an easy selection of the amount of refiner (Ti5B1) and modifier of the eutectic silicon (AlSr10), depending on the silicon content (at wt. %) in the Al-Si system.

10

Influence of Low-Alloy Cast Steel Modification on Primary Structure Refinement, Type and Shape of Non-Metallic Inclusions

Bartocha D., Suchoń J., Baron C., Szajnar J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 1

77--83

EN

In the article there are presented methods and results of investigation which main aim were determination of influence of melting technology (gas extraction, vacuum refining, slag refining and extraction, deoxidation and degassing) and type of used modifiers on the type and shape of non-metallic inclusions and the primary structure refining. Low alloy cast steel melted in laboratory conditions, in an inductive furnace was investigated. Additions of FeNb, FeV, FeTi and FeZr modifiers were applied. The contents of oxygen and nitrogen in obtained cast steel were determined. The most advantageous impact on refining of the primary structure of has been found for the modifiers FeTi+FeZr. In cast steel with the addition of Zr the conglomerates from a different non -metallic inclusions have been observed. Zirconium probably plays role of the nucleus - creating for other inclusions present in the conglomerates. Clusters of inclusions due to their size affect the crystallization and grain growth processes reducing grain size of the primary structure.

PL

W pracy przedstawiono założenia, metodykę i wyniki badań, których celem było określenie wpływu technologii wytopu (ekstrakcji gazowej, rafinacji próżniowej, rafinacji i ekstrakcji żużlowej, odtleniania i odgazowania) i rodzajów zastosowanych modyfikatorów na postać i rodzaj wtrąceń niemetalicznych oraz rozdrobnienie struktury pierwotnej. Analizie poddano nisko-stopowe staliwo wytopione w warunkach laboratoryjnych w piecu indukcyjnym. Zastosowano dodatek modyfikatorów FeNb, FeV, FeTi i FeZr. W uzyskanym staliwie określono zawartość O i N oraz jego skład chemiczny. Stwierdzono najkorzystniejsze, ze względu na rozdrobnienie struktury pierwotnej, oddziaływanie modyfikatora FeTi+FeZr. Zaobserwowano występowanie konglomeratów różnych wtrąceń niemetalicznych w staliwach z dodatkiem Zr, który prawdopodobnie działa zarodkotwórczo na pozostałe wtrącenia wchodzące w skład konglomeratów. Skupiska wtrąceń ze względu na swoje rozmiary wpływały na krystalizację i wzrost ziaren staliwa rozdrabniając jego strukturę pierwotną.

11

Al-Si-Re Alloys Cast by the Rapid Solidification Process

Szymanek M., Augustyn B., Kapinos D., Żelechowski J., Bigaj M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 4

3057--3062

EN

The aim of the studies described in this article was to present the effect of rare earth elements on aluminium alloys produced by an unconventional casting technique. The article gives characteristics of the thin strip of Al-Si-RE alloy produced by Rapid Solidification (RS). The effect of rare earth elements on structure refinement, i.e. on the size of near-eutectic crystallites in an aluminium–silicon alloy, was discussed. To determine the size of crystallites, the Scherrer X-ray diffraction method was used. The results presented capture relationships showing the effect of variable casting parameters and chemical composition on microstructure of the examined alloys. Rapid Solidification applied to Al-Si alloys with the addition of mischmetal (Ce, La, Ne, Pr) refines their structure.

PL

Celem badań opisanych w artykule było przedstawienie wpływu pierwiastków metali ziem rzadkich na stopy aluminium otrzymywane niekonwencjonalną metodą odlewniczą. W artykule scharakteryzowano cienką taśmę ze stopu Al-Si-RE wytworzoną metodą szybkiej krystalizacji (Rapid Solidification). Przedstawiono wpływ pierwiastków metali ziem rzadkich na rozdrobnienie struktury - wielkość krystalitów okołoeutektycznego stopu aluminium - krzem. Do oznaczenia wielkości krystalitów wykorzystano rentgenowską dyfrakcyjną metodę Scherrera. Zaprezentowane wyniki ujmują zależności zmiennych parametrów odlewania i składu chemicznego na mikrostrukturę badanych stopów. Zastosowanie szybkiej krystalizacji dla stopów Al-Si z dodatkiem miszmetalu (Ce, La, Ne, Pr) powoduje rozdrobnienie ich struktury.

12

Mechanical and microstructural properties of Mg-based AZ31 alloy processed by ARB

Palán J., Kubina T., Köver M., Slama P.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2015

|

Vol. 76, nr 2

129--133

EN

Purpose: Severe plastic deformation techniques are known to produce materials with ultrafine-grained structures and enhanced mechanical properties. In magnesium alloys, these techniques improve both strength and ductility, as the latter is normally low at room temperature. In the present experiment, properties of rolled products after two rolling passes were examined. Rolling was carried out at 350°C and 400°C. At 350°C, the rolled sheets did not bond. Mechanical properties of the rolled products were determined. Microhardness profiles were measured to map the deformation distribution. The impact of the number of passes on mechanical properties was evaluated. It was found that with increasing number of passes, ultimate strength yield strength improve, and elongation does not decrease. Metallographic examination of the rolled products was carried out to assess the quality of the resulting joint. In certain locations, the joint was not distinctly visible, which proves its high quality. Design/methodology/approach: The evaluation was performed by simple tensile testing and light microscopy. The first conclusions were derived from the determined mechanical properties and based on analogies in available publications on a similar topic. Findings: This study confirmed that the SPD process improves mechanical properties and does not impair the ductility of the material. With increasing number of passes, the mechanical properties of the sample become more uniform.

13

Ultrasound Wave Attenuation of Grain Refined High – Zinc Aluminium Sand-cast Alloys

Krajewski W. K., Buraś J., Krajewski P. K., Piwowarski G.

Archives of Foundry Engineering

|

2015

|

Vol. 15, iss. 2

51--54

EN

The paper presents results of measuring attenuation coefficient of the Al-20 wt.% Zn alloy (AlZn20) inoculated with different grain refiners. During experiments the melted alloys were doped with Al-Ti3-C0.15 refining master alloy. Basing on measurements performed by Krautkramer USLT2000 device with 1MHz ultrasound wave frequency it was stated that grain refinement reduces the attenuation coefficient by about 20-25%. However, the examined alloys can be still classified as the high-damping ones of attenuation greater than 150 dB/m.

14

Wpływ intensywnych odkształceń plastycznych na mikrostrukturę, właściwości i teksturę aluminium Al99,5

Leszczyńska-Madej B., Richert M., Żelechowski J., Bobala E., Skiba J

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2014

|

R. 59, nr 6

284--291

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu intensywnych odkształceń plastycznych na: mikrostrukturę, właściwości mechaniczne, wielkość krystalitów, teksturę oraz postęp rekrystalizacji polikrystalicznego aluminium EN AW-1050A. Materiał odkształcono w procesach: równokanałowego kątowego prasowania (ECAP), wyciskania hydrostatycznego (HE) oraz kombinacji tych metod (ECAP+HE). Proces ECAP realizowano w temperaturze pokojowej przy prędkości odkształcenia 0,08 s–1. Wartość odkształcenia dla jednego przejścia próbki przez kanał kątowy wynosiła ε = 1,15. Próbki poddano czterokrotnemu wyciskaniu przez kanał kątowy (4ECAP, droga BC). Proces wyciskania hydrostatycznego prowadzony był w sposób kumulacyjny, aż do osiągnięcia końcowej średnicy drutu d = 3 mm. Sumaryczne odkształcenie w procesie wyciskania hydrostatycznego wynosiło ε = 2,68, a prędkość odkształcenia 24,2-473 s–1. Stwierdzono, że przy wykorzystaniu metod intensywnych odkształceń plastycznych istnieje możliwość rozdrobnienia mikrostruktury aluminium do poziomu submikronowego. Wykazano, że proces ECAP praktycznie nie powoduje steksturowania materiału w przeciwieństwie do wyciskania hydrostatycznego. Oba procesy sprzyjają zachodzeniu dynamicznych procesów odnowy mikrostruktury materiału nazywanych zdrowieniem i rekrystalizacją dynamiczną. Przy użyciu mikroskopu elektronowego obserwowano podziarna wolne od dyslokacji. W procesie ECAP podziarna uzyskały równoosiowy kształt, natomiast po odkształceniu w procesie wyciskania hydrostatycznego uzyskały kształt wydłużony w kierunku wyciskania.

EN

The work presents the results of the influence of severe plastic deformation on the microstructure, properties, crystallite size, texture and progress of recrystallization of the polycrystalline aluminium Al99.5. Polycrystalline aluminium Al99.5 was deformed through the: equal-channel angular pressing (4 ECAP, route BC), hydrostatic extrusion (HE) and the combination of ECAP and HE. ECAP process was realized at the room temperature with the processing speed of 0.08 s–1 using a die with a 90° angle between the channels and route Bc in which the sample was turned 90° around its axis between consecutive process. The cross section of the ECAP channels was 10 × 10 mm2. The value of strain for a single pass through the die gave a strain of 1.15. Hydrostatic extrusion process was realized with a cumulative strain of 2.68 and strain rate 24,2-473 s–1 just to attain finally wire diameter of d = 3 mm. Although the process was realized at room temperature, sample heating induces by the high strain rates was possible. Therefore the samples were water cooled at the exit of the die in order to minimize the effect of temperature on properties and microstructure. It was found that using the methods of intensive plastic deformation it is possible to refine the microstructure of aluminum to the submicron level. Measured subgrain/grain average diameter was d = 0.55-0.59 μm. ECAP process in principle does not introduce texture to the material in contrast to the hydrostatic extrusion. Both processes contribute to the dynamic processes of microstucture renewal of the material. The results obtained by using a transmission electron microscope shown almost equiaxed subgrain dislocation-free. After ECAP process subgrains were equiaxed shape, while after the deformation in the process of hydrostatic extrusion – elongated and also equiaxed.

15

Severe Plastic Deformation Induced in Al, Al-Si, Ag and Cu by Hydrostatic Extrusion

Kulczyk M., Przybysz S., Skiba J, Pachla W.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 1

59--64

EN

The study was concerned with the effect of severe deformation induced in one pass, by hydrostatic extrusion on the properties of fine aluminum, aluminum-silicon alloy, copper and silver wires. The influence of adiabatic heating which takes place during deformation on the mechanical properties and microstructure of the wires was examined. The quality of the surface of the wires was estimated. It has been demonstrated that fine aluminum and silver wires processed by hydrostatic extrusion have very good mechanical properties and a high-quality surface.

PL

W pracy zbadano wpływ dużych odkształceń, uzyskanych w jednym procesie wyciskania hydrostatycznego na właściwości wytworzonych produktów w postaci cienkich drutów z aluminium, stopu aluminium-krzem, miedzi oraz srebra. Uwzględniono efekty grzania adiabatycznego w trakcie procesu odkształcenia i jego wpływ na własności mechaniczne oraz mikrostrukturę produktów. Ocenie została poddana także jakość powierzchni wytwarzanych drutów. Dla aluminium oraz srebra wykazano, że za pomocą procesu wyciskania hydrostatycznego można wytwarzać druty o wysokich własnościach mechanicznych oraz dobrej jakości powierzchni.

16

Microstructure and Mechanical Properties of AA5483 after Combination of ECAP and Hydrostatic Extrusion SPD Processes

Kulczyk M., Skiba J, Pachla W.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 1

163--166

EN

Al-Mg alloys of the 5xxx series are strain hardenable and have moderately high strength, excellent corrosion resistance even in salt water, and very high toughness even at cryogenic temperatures to near absolute zero, which makes them attractive for a variety of applications, e.g. in systems exploited at temperatures as low as -270°C, and marine applications. The present study is concerned with the effect of a combination of 2 processes, which generate serve plastic deformation (SPD), equal channel angular pressing (ECAP) and hydrostatic extrusion (HE), on the microstructure and mechanical properties of an alloy that contain Al and Mg. The alloy was subjected to multi-pass ECAP followed by cumulative HE with a total true strain of 5.9. The microstructure of SPD samples was evaluated by transmission and scanning electron microscopy. The mechanical properties were determined by tensile tests and microhardness measurements. The combination of the two processes gave a uniform nanostructure with an average grain size of 70nm. The grain refinement taking place during the SPD processing resulted in the increase of the mechanical strength by 165% (YS) with respect to that of the material in the as- received state. The experiments have shown that the combination of HE and ECAP permits producing homogeneous nanocrystalline materials of large volumes.

PL

Stopy aluminium serii 5XXX (Al-Mg) umacniane odkształceńiowo charakteryzują się relatywnie wysoką wytrzymałością, bardzo dobrą odpornością korozyjną szczególnie w wodzie morskiej i bardzo wysoką odpornością udarnościową nawet w temperaturach kriogenicznych. Własności te sprawiają, że te stopy są atrakcyjne dla wielu zastosowań gdzie wymagana jest praca w niskich temperaturach, nawet do -270°C oraz praca w środowisku morskim. W przeprowadzonych badaniach określono wpływ kombinacji dwóch procesów generujących duże odkształcenia plastyczne, przeciskania przez kanał kątowy (ECAP) oraz wyciskania hydrostatycznego (HE), na mikrostrukturę i własności mechaniczne stopu 5483. Zastosowano kombinację procesu kumulacyjnego wyciskania hydrostatycznego poprzedzonego procesem ECAP z łącznym odkształceniem rzeczywistym 5.9. Badania mikrostrukturalne zostały przeprowadzone z wykorzystaniem transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Własności mechaniczne określono w statycznej próbie rozciągania oraz pomiarach mikrotwardości. Kombinacja obu procesów pozwoliła uzyskać materiał o jednorodnej nanostrukturze o średniej wielkości ziarna 70nm. Rozdrobnienie struktury spowodowało wzrost własności mechanicznych (granicy plastyczności) o około 165% w porównaniu do materiału przed odkształceniem plastycznym. Przeprowadzone eksperymenty wykazały że kombinacja procesów HE oraz ECAP pozwala na wytwarzanie jednorodnych nanomateriałów w dużych objętościach.

17

Effect of Modification and Cooling Rate on Primary Grain in Al-Cu Alloy

Górny M., Sikora G.

Archives of Foundry Engineering

|

2014

|

Vol. 14, iss. 3

21--24

EN

This paper presents a study of the effect of the modification and coolingrate on the grain countα(Al) in the Al-5Cu alloy. Research was performed on castings with walls thickness between 3 mm and 25 mm. Cooling curves were recorded to determine the cooling rate and the degree of undercooling at the beginning of solidification. It has been shown that cooling rate increases exponentially as the wall thickness of casting decreases. Moreover it has been demonstrated that the cooling rate of castings changes within a wide range (21ºC/s - 1ºC/s) when the wall thickness changes from 3 up to 25 mm. Metallographic examinations revealed primary grains (primary α(Al) grains).The paper show that the relationship between the grain count and the degree of undercooling (for non-modified and modified alloys) can be represented by the equation N = Nv = np·exp(-b/_Tα), based on the Weibull's distribution of the size of nucleation sites.

18

Combination of equal channel angular pressing and hydrostatic extrusion as a method for effective grain refinement of Cu and a Cu-alloy

Kulczyk M., Bazarnik P., Pachla W., Skiba J., Lewandowska M., Kurzydłowski K. J.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 4

314--316

EN

In this work pure copper and copper alloy CuCrZr were processed by severe plastic defonnation (SPD) using the combination of equal channel angular pressing (ECAP) and hydrostatic extrusion (HE). Transmission electron microscopy revealed ultra-ﬁne grained (UFG) microstructure in both materials. It has been also proved that small addition of Cr and Zr signiﬁcantly increased grain reﬁnement level of ECAP + HE processed CuCrZr alloy. Microstructure changes resulted in a great increase in mechanical strength comparing with coarse grained materials. In the case of CuCrZr alloy, the yield strength (YS) increased by 1350%, whereas ultimate tensile strength (UTS) by 300%. The UFG samples possess reduced ductility compared to coarse grained ones, however the absolute values of their elongation are relatively high (over 10%).

PL

W pracy czysta miedź i stop miedzi CuCrZr były poddane dużemu odkształceniu plastycznemu przez połączenie metod przeciskania przez kanał kątowy (ECAP) i wyciskania hydrostatycznego (HE). Transmisyjna mikroskopia elektronowa ujawniła, że w obu materiałach otrzymano ultra drobnoziarnistą (UFG) strukturę. Ponadto pokazano, że niewielki dodatek Cr i Zr znacząco zwiększa stopień rozdrobnienia w próbce poddanej procesowi ECAP + HE. Porównując właściwości mechaniczne obrobio- nych materiałów z tymi dla materiałów wyjściowych, można powiedzieć, że rozdrobnienie struktury spowodowało znaczący wzrost właściwości mechanicznych badanych próbek. W przypadku stopu CuCrZr odnotowano 1350% wzrost wytrzymałości i 300% wzrost granicy plastyczności. Poprawa właściwości wytrzymałościowych odbyła się kosztem plastyczności, ale i tak wydłużenie do zerwania w obu materiałach przekracza 10%.

19

Strain-induced austenitic structure in microalloyed steels

Dziedzic D., Muszka K., Majta J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 3

745--750

EN

Austenite morphology is one of the main factors determining austenite-ferrite transformation kinetic and effectively affects the final microstructure and properties. The basic criteria for proper assessment of the austenite transformation products, theirs refinement, is the relation between the nucleation to growth rates. The main factor accelerating both, the nucleation rate of austenite during heating, and ferrite during cooling is the presence of accumulated deformation energy. The primary aim of this work is to increase our knowledge of the effects of deformation - its accumulated energy on the austenite structure and properties. Two specific steel grades were selected for the present investigation, i.e. microalloyed and IF steel, essentially different in equilibrium transformation temperatures. Obtained austenitic microstructures were analyzed, first of all as a start point for the austenite-to-ferrite transformation. Specific case of this transformation was considered i.e. Strain Induced Dynamic Transformation SIDT. The characteristic feature of the SIDT is the strong dependence of theirs kinetic on the austenite morphology, especially grain size. Thermomechanical processing, that utilize the SIDT, is one of the most effective ways to produce ultrafine-grained steel. One of the main benefits of the austenite refinement, just before the γ→α transformation, is its significant effect on the microstructure evolution during subsequent thermomechanical processing. Experimental results clearly show how direct and positive influence the austenite grain refinement has on the composition and refinement of transformation products. Presented study was focused on Strain Induced Dynamic Reverse Transformation. It is proved that this kind of transformation is very efficient way to intensify thermomechanical processing of microalloyed steels. Dynamic transformation kinetics were analyzed based upon flow curves recorded during the SIDT process. The main effect of presented research is analyze of influence of prior microstructure on dynamically formed austenite morphology.

PL

Morfologia struktury austenitycznej jest jednym z podstawowych czynników rzutujących na przebieg przemiany austenit-ferryt, a co za tym idzie na własności końcowe struktury ferrytycznej. Podstawowym kryterium oceny przemiany austenitu pod kątem stopnia rozdrobnienia powstających produktów jego przemiany jest stosunek prędkości zarodkowania nowej fazy do prędkości jej wzrostu. Kluczowym czynnikiem przyspieszającym zarodkowanie zarówno fazy austenitycznej przy nagrzewaniu oraz ferrytu przy chłodzeniu jest obecność zakumulowanej energii odkształcenia. Podstawowym celem prezentowanych badań była ocena wpływu odkształcenia oraz wynikającej z niego energii zmagazynowanej na właściwości struktury austenitycznej. Badania wykonano z wykorzystaniem dwóch charakterystycznych gatunków stali - mikrostopowej i typu IF, istotnie różniących się równowagowymi temperaturami przemian. Otrzymana struktura austenityczna była badana przede wszystkim pod kątem wpływu jej morfologii na kinetykę i produkty przemiany austenit-ferryt. Rozważany był szczególny przypadek tej przemiany - Indukowana Odkształceniem Przemiana Dynamiczna (ang. Strain Induced Dynamic Transformation SIDT). Cecha charakterystyczna SIDT jest silna zależność jej kinetyki od morfologii austenitu. Zastosowanie przeróbki termomechanicznej z wykorzystaniem SIDT jest bardzo efektywnym sposobem wytwarzania stali ultra drobnoziarnistych. Podstawowym kryterium oceny jakościowej struktury austenitycznej jest jej stan przed przemianą, co bezpośrednio kształtuje skład mikrostruktury w wyrobie gotowym oraz stopień jej rozdrobnienia. W prezentowanej pracy skupiono się na indukowanej odkształceniem przemianie odwrotnej. Stwierdzono, że ta droga mozna zintensyfikowac procesy mikrostrukturalne wykorzystywane w przeróbce termomechanicznej stali mikrostopowych. Kinetykę przemian dynamicznych oceniano na podstawie analiz krzywych płynięcia zarejestrowanych podczas odkształcania w warunkach sprzyjających intensyfikacji przemian fazowych. Efektem głównym wykonanych badań jest analiza wpływu mikrostruktury wyjściowej na morfologię austenitu powstałego w wyniku przemiany dynamicznej.

20

Wpływ wodoru na mikrostrukturę i właściwości stopu tytanu Ti-6Al-4V

Sozańska M.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 2

67--70

PL

W artykule przedstawiono możliwości zastosowania wodoru jako tymczasowego pierwiastka stopowego w stopie Ti-6Al-4V. Wysokotemperaturowa obróbka wodorowa materiałów (HTM – Hydrogen Treatment of Materials) może być atrakcyjną metodą kontroli rozmiaru ziaren w dwufazowych stopach tytanu. W artykule przedstawiono możliwości zastosowania wysokotemperaturowej obróbki wodorowej w połączeniu z cykliczną obróbką cieplną. Idea tej obróbki opiera się na akumulacji defektów w mikrostrukturze stopu po kolejnych pojedynczych cyklach nagrzewania i chłodzenia w obecności wodoru. W stopach tytanu wodór wykazuje skłonność do tworzenia wodorków. Objętość właściwa wodorków tytanu jest o 13÷17% większa niż objętość właściwa fazy α, co jest przyczyną dużych naprężeń w sieci krystalicznej tej fazy i powoduje lokalne odkształcenie plastyczne. Przedstawiono analizę mikrostruktury dwufazowego stopu tytanu Ti-6Al-4V po obróbce wodorowej. Obróbka wodorowa składała się z trzech etapów: nawodorowania w atmosferze wodoru w temperaturze 650°C, cyklicznej obróbki wodorowej (3 cykle nagrzewania do 950°C i chłodzenia w wodzie) i odwodorowania w próżni w temperaturze 550°C. Wykazano, że zastosowana obróbka zmienia morfologię składników mikrostruktury warstwy wierzchniej badanego stopu – wewnątrz nie stwierdzono znaczących zmian mikrostruktury. Obserwowano globularyzację płytek fazy α oraz zmniejszenie jej objętości względnej na głębokości od 50 do 100 μm od powierzchni. Zmiana morfologii składników mikrostruktury stopu Ti-6Al-4V prowadziła do zmiana twardości.

EN

The paper presents the possibilities of hydrogen usage as a temporary alloying element in Ti-6Al-4V alloy. The HTM – Hydrogen Treatment of Materials can be as an attractive method for controlling a grain size in two-phases titanium alloy. This paper presents the possibilities of combining high-temperature hydrogen treatment with a cyclic heat treatment operation. The idea of this treatment is based on accumulation of defects in microstructure after execution of consecutive heating↔cooling cycles in hydrogen presence. In titanium alloys hydrogen most often appears in form of hydrides. Specific volume of titanium hydrides is 13÷17% higher in relation to specific volume of the α phase, which causes large stress in crystal lattice of this phase and may result in its local plastic deformation. This paper presents characterization studies of microstructure of twophase titanium alloy Ti-6Al-4V after hydrogen treatment. Hydrogen treatment of the alloy consisted of three stages: hydrogenation in hydrogen gas atmosphere at 650°C, a cyclic hydrogen-treatment (3 cycles of heating to 950°C and water quenching) and a dehydrogenation in vacuum (at 550°C). It was shown that hydrogen affects appreciably changes the microstructure of surface layer of the tested titanium alloy. In the core of the samples, no significant changes in microstructure were observed. Moreover, in the edge part of the specimen, lamellar precipitates of a phases were divided and the a phase volume fraction was reduced. The a phase dissolution process was limited to 50-100 μm distance from the edge of specimen. Changes in microstructure of titanium Ti-6Al-4V alloy after HTM in the surface layer of the specimen resulted also in hardness change.