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

Mechanisms of plastic deformation in light high-manganese steel of TRIPLEX type

Sozańska-Jędrasik Liwia, Borek Wojciech, Mazurkiewicz Janusz

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2021

|

Vol. 69, nr 5

art. no. e137412

EN

In this scientific publication, research results of two newly developed hot-rolled Fe-Mn-Al-C (X105) and Fe-Mn-Al-Nb-Ti-C (X98) types of steel were compared. These types of steel are characterized by an average density of 6.68 g/cm³, a value 15% lower compared to conventional structural steel. Hot rolling was carried out on a semi-industrial line to evaluate the effect of hot plastic deformation conditions with different cooling variants on the structure. The detailed analysis of phase composition as well as microstructure allows us to state that the investigated steel is characterized by an austenitic-ferritic structure with carbides precipitates. The results of the transmission electron microscopy (TEM) tests of both types of steel after hot rolling showed the occurrence of various deformation effects such as shear bands, micro bands, and lens twins in the microstructure. Based on the research undertaken with the use of transmission electron microscopy, it was found that the hardening mechanism of the X98 and X105 steel is deformation-induced plasticity by the formation of shear bands (SIP) and micro shear bands (MBIP).

3

Plastic Instabilities Induced by the Portevin - Le Châtelier Effect and Fracture Character of Deformed Mg-Li Alloys Investigated Using the Acoustic Emission Method

Pawełek A., Piątkowski A., Wajda W., Skuza W., Tarasek A., Ranachowski Z., Ranachowski P., Ozgowicz W., Kúdela Jr., Kúdela S.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 2A

897--904

EN

The results of the investigation of both mechanical and acoustic emission (AE) behaviors of Mg4Li5Al and Mg4Li4Zn alloys subjected to compression and tensile tests at room temperature are compared with the test results obtained using the same alloys and loading scheme but at elevated temperatures. The main aim of the paper is to investigate, to determine and to explain the relation between plastic flow instabilities and the fracture characteristics. There are discussed the possible influence of the factors related with enhanced internal stresses such as: segregation of precipitates along grain boundaries, interaction of solute atoms with mobile dislocations (Cottrell atmospheres) as well as dislocation pile-ups which may lead to the microcracks formation due to the creation of very high stress concentration at grain boundaries. The results show that the plastic flow discontinuities are related to the Portevin-Le Châtelier phenomenon (PL effect) and they are correlated with the generation of characteristic AE pulse trains. The fractography of broken samples was analyzed on the basis of light (optical), TEM and SEM images.

4

Deformation Mechanisms and Fracture of Ni-Based Metallic Glasses

Lesz S., Griner S., Nowosielski R.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 2A

791--796

EN

The cracking of materials and fracture surface is of great practical and academic importance. Over the last few years the development of the fractography of crystalline alloys resulted in a useful tool for the prediction or failure analysis. Many attempts have been made to observe cracks using optical microscopy, X-ray topography and transmission electron microscopy (TEM). Of these techniques, the resolution of optical microscopy and X-ray topography is too poor. By contrast, the resolution of TEM is high enough for detailed information to be obtained. However, in order to apply TEM observations, a thin foil specimen must be prepared, and it is usually extremely difficult to prepare such a specimen from a pre-selected region containing a crack. In the present work, deformation mechanisms fracture surfaces of Ni-based metallic glass samples have been studied by specially designed experiments. In order to study the deformation mechanisms and fracture the Ni-based metallic glasses have been investigated in the tensile test. The structure and fracture surfaces after the decohesion process in tensile tests were observed using transmission electron microscope (TEM) and scanning electron microscope (SEM), respectively. The studies of structure were performed on thin foils. Moreover the investigated tape was subjected to a banding test. Then, the tape was straightened and the thin foil from the area of maximum strain was prepared. This thin foil sample was deformed before the TEM investigation to obtain local tears.

5

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.

6

Metoda emisji akustycznej w badaniach plastyczności metali, stopów i kompozytów

Pawełek A.

LAB Laboratoria, Aparatura, Badania

|

2014

|

R. 19, nr 3

6--15

7

Lokalizacja odkształcenia plastycznego i jej wpływ na zmiany teksturowe tworzyw metalicznych

Paul H.

LAB Laboratoria, Aparatura, Badania

|

2014

|

R. 19, nr 1

48--54

8

Mechanical and Structural Behavior of Copper Subjected to the Flow Forming Process

Pawlicki M., Bochniak W.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 2

537--543

EN

his work paper presents the results of HV 0.5 microhardness measurements and structural documentation of copper before and after the concurrent elongating flow forming process. No strain work hardening of products was noted. The cause of this behavior was recognized to be the location of strain strain localization in shear bands compounded by a change of the strain path imposed by the flow forming process. The dominance of this plastic flow mechanism makes it possible to conduct a technological process encompassing thinning of product walls with omission of expensive inter-operational softening heat treatment.

PL

W pracy przedstawiono wyniki pomiarów mikrotwardości HV 0,5 i dokumentację strukturalną miedzi przed i po procesie zgniatania obrotowego wydłużającego współbieżnego. Stwierdzono brak umocnienia odkształceniowego wyrobów. Za przyczynę takiego zachowania, uznano lokalizację odkształcenia w pasmach ścinania spotęgowaną - narzuconą procesem zgniatania obrotowego - zmianą drogi odkształcenia. Dominacja tego mechanizmu plastycznego płynięcia, umożliwia prowadzenie procesu technologicznego obejmującego pocienianie ścianki wyrobu, z pominięciem kosztownej międzyoperacyjnej obróbki cieplnej zmiękczającej.

9

Microscopic analysis of shear bands formation in luna limestone under quasistatic triaxial loading conditions

Cieślik J., Godyń K.

Archives of Mining Sciences

|

2013

|

Vol. 58, no. 2

317--332

EN

The article presents the results of microscopic analyses of shear bands of carbonate rocks subjected to triaxial compression. Strength tests were performed in axisymmetric loading conditions, at various confining pressures and strain rates. The layout and nature of phenomena occurring in shear bands at various strain rate loading conditions were analysed under the microscope on thin rock sections of damaged samples. The principal part of the study involves identification of damage types in shear bands, which mainly depend on the rock deformation rate and petrography. Also, quantitative analysis of particular types of damage in shear bands was performed and their dependence on the mechanical tests conditions. The last item discussed in this article is the quantitative analysis of the width of shear bands at various loading conditions.

PL

W artykule zaprezentowano wyniki analiz mikroskopowych pasm ścinania próbek skał węglanowych poddanych trójosiowemu ściskaniu. Testy wytrzymałościowe przeprowadzono w osiowo symetrycznym stanie obciążenia, przy różnych ciśnieniach okólnych oraz prędkościach obciążenia. Zniszczone próbki były przedmiotem analiz mikroskopowych na szlifach skalnych. Badano układ i charakter zjawisk występujących w pasmach ścinania przy różnych warunkach obciążenia. Zasadniczą część pracy stanowi identyfikacja typów zniszczenia w pasmach ścinania, zależnych w głównej mierze od prędkości odkształcenia i petrografii skały. Przeprowadzono również ilościową analizę udziału poszczególnych typów zniszczenia w pasmach ścinania oraz ich zależność od charakteru obciążeń mechanicznych. Ostatnim wątkiem poruszanym w artykule jest ilościowa analiza szerokości pasm ścinania przy różnych warunkach obciążenia.

10

An SEM/EBSD study of shear bands formation in Al-0.23%wt.Zr alloy deformed in plane strain compression

Paul H., Uliasz P., Miszczyk M., Skuza W., Knych T.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 1

145-150

EN

The crystal lattice rotations induced by shear bands formation have been examined in order to investigate the influence of grain boundaries on slip propagation and the resulting texture evolution. The issue was analysed on Al-0.23wt.%Zr alloy as a representative of face centered cubic metals with medium-to-high stacking fault energy. After solidification, the microstructure of the alloy was composed of flat, twin-oriented, large grains. The samples were cut-off from the as-cast ingot in such a way that the twinning planes were situated almost parallel to the compression plane. The samples were then deformed at 77K in channel-die up to strains of 0.69. To correlate the substructure with the slip patterns, the deformed specimens were examined by SEM equipped with a field emission gun and electron backscattered diffraction facilities. Microtexture measurements showed that strictly defined crystal lattice re-orientations occurred in the sample volumes situated within the area of the broad macroscopic shear bands (MSB), although the grains initially had quite different crystallographic orientations. Independently of the grain orientation, their crystal lattice rotated in such a way that one of the f111g slip planes became nearly parallel to the plane of maximum shear. This facilitates the slip propagation across the grain boundaries along the shear direction without any visible variation in the slip plane. A natural consequence of this rotation is the formation of specific MSB microtextures which facilitates slip propagation across grain boundaries.

PL

W pracy analizowano wpływ rotacji sieci krystalicznej wywołanej pojawieniem się pasm ścinania na propagacje poślizgu poprzez granice ziaren oraz na ewolucje tekstury. Badania prowadzono na próbkach stopu Al-0.23%wag.Zr, jako reprezentatywnym dla grupy metali o średniej i dużej energii błędu ułożenia. W stanie wyjściowym w mikrostrukturze stopu dominowały duże, silnie spłaszczone ziarna, bliźniaczo względem siebie zorientowane. Z odlanego wlewka wycinano próbki w ten sposób, ze płaszczyzny zblizniaczenia usytuowane były równolegle do płaszczyzny ściskania. Badania zachowania umocnieniowego analizowano w próbie nieswobodnego ściskania prowadzonej w temperaturze 77K. Próbki odkształcano do zakresu -50% zgniotu. Analizę zmian strukturalnych prowadzono w oparciu o pomiary orientacji lokalnych w SEM wyposażonym w działo o emisji polowej. Wyniki pomiarów orientacji lokalnych pokazują, że w obszarach zajmowanych przez makroskopowe pasma ścinania występuje ścisle zdefiniowana tendencja rotacji sieci krystalicznej, pomimo, że początkowe ziarna posiadały silnie zróznicowana orientacje. Niezależnie od orientacji poszczególnych ziaren, w obszarze makroskopowych pasm ścinania ich sieć krystaliczna rotuje w taki sposób, ze w każdym ziarnie jedna z płaszczyzn {111}zmierza do nałożenia się z płaszczyzną maksymalnych naprężeń ścinających. Umożliwia to propagacje poślizgu poprzez granice ziaren wzdłuż kierunku ścinania bez widocznej zmiany w kierunku poślizgu. Naturalna konsekwencja takiej rotacji jest uformowanie się specyficznej tekstury 'wnętrza' makroskopowych pasm ścinania.

11

Procesy wtórnego kształtowania metali jako przyczyna pogorszenia niezawodności wyrobów hutniczych przeznaczonych do pracy w podwyższonych temperaturach

Dzidowski E. S., Dzidowski A.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2011

|

R. 56, nr 11

637-644

PL

Wyroby hutnicze przeznaczone do pracy w podwyższonych temperaturach mogą i powinny pracować bezawaryjnie przez ponad 30(40) lat. Z analizy stanu zagadnienia wynika, że ulegają one uszkodzeniom już po kilku latach eksploatacji. Co gorsze, częstość tych uszkodzeń rośnie z upływem czasu i z liczbą prac remontowych. Na ogół są to uszkodzenia, powstające przedwcześnie w pobliżu spawów oraz w elementach giętych na zimno. Uszkodzenia takie wymagają kosztownych prac remontowych i stanowią przyczynę częstych przestojów elektrowni, elektrociepłowni itp. Co gorsze, uszkodzenia takie mogą stanowić przyczynę katastrof technicznych. Dlatego też, zasadniczym celem niniejszej publikacji jest wskazanie przyczyn i metod zapobiegania przedwczesnemu uszkadzaniu wyrobów hutniczych przewidzianych do pracy w podwyższonych temperaturach. Rozważania te zostaną przeprowadzone na przykładzie kolan rurociągów energetycznych. Wykazane zostanie, że odporność tych kolan na pełzanie ulega rażącemu pogorszeniu, nie tyle (i nie tylko) wskutek owalizacji i wzrostu naprężeń obwodowych, ile wskutek nieuwzględnianego do tej pory odkształceniowego rozdrobnienia ziaren. Mowa tu o rozdrobnieniu ziaren, do jakiego dochodzi w mezoskopowych pasmach ścinania, powstających podczas gięcia rur na zimno. W ślad za tym zaproponowany zostanie, inny niż do tej pory, sposób obróbki cieplnej kolan, wykonywanych metodą gięcia rur na zimno. Ponadto, zasugerowana zostanie potrzeba wdrożenia zasad zarządzania wiedzą w celu trafniejszego doboru materiałów i skuteczniejszego zapobiegania degradacji własności wyrobów hutniczych na etapie ich przetwarzania i eksploatacji.

EN

Metallurgical products designed for work at increased temperatures may, and should work reliably for more than 30 (40) years. As it results from the analysis of this problem, they become damaged as early as after several years of exploitation. What is worse, the frequency of those damages increases in the course of time and with every renovation. They are usually damages that occur prematurely in the vicinity of welds and in cold-formed elements. Such damages require costly repair works and result in frequent stoppages of power stations, heat and power plants, etc. What is worse, those damages may be a reason for technical catastrophes. There are strong indications that this problem mainly results from a narrow specialisation of engineers, as well as improper management and transfer of knowledge between material engineering and metallurgy specialists, designers, constructors and technologists who manufacture and renovate devices exposed to increased and high exploitation temperatures. Consequently, the main objective of the present publication is to present the reasons and methods for preventing premature damage to metallurgical products designed for work at increased temperatures. These considerations will be based on the example of power-steam pipeline knee. It will be proved that the resistance of these elbows to creep is glaringly deteriorating not so much (and not only) because of ovalisation and increased circumferential stress, as the size reduction of grains in consequence of local plastic deformation which so far has not been taken into account. This refers to the reduction of grains size in mesoscopic shear bands which appear during cold-forming of pipes. Resultingly, a new and different method for thermal treatment of elbows produced by means of cold-forming of pipes will be proposed. Furthermore, the publication will suggest a need to implement the principles of knowledge management for the purpose of more accurate selection of materials and more efficient prevention of degradation of the qualities of metallurgical products in the course of their processing and exploitation.

12

Strain-Stress Conditions of Shear Band Formation during CEC Processing on a New MachinewithControl Back-Pressure

Richert J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2010

|

Vol. 55, iss. 2

391-408

EN

The results of experimental investigations of the CEC processes, performed on a new special hydraulic press with control back-pressure, are presented for the first time. Due this very advantageous conditions of plastic deformation very interesting and unique experimental results, enabling accurate determination of the directions of shear bands formation were obtained. It has been observed that after very large plastic deformation of the solution heat-treated 6082 alloy, taking squares in the presence of high hydrostatic pressure, he the surface of the deformed samples an easily noticed relief is formed, resulting from the formation of numerous intersecting shear bands. It has been found that under conditions of hydrodynamic lubrication, all shear bands are formed at the angle of 45° this the extrusion direction and their intersection occurs at the angle of 90°. Such mechanism of shear bands formation allowed determining the true state of strain and stress, occurring in the deformation zone of the CEC processes.

PL

W niniejszej pracy po raz pierwszy przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych procesów cyklicznego wyciskania (CWS) przeprowadzonych na nowej, specjalnej prasie hydraulicznej z kontrolowanym przeciwciśnieniem. Dzięki zapewnieniu bardzo korzystnych warunków odkształcania plastycznego uzyskano interesujące i unikalne wyniki badań eksperymentalnych, pozwalające na wyraźne ujawnienie kierunków tworzenia pasm ścinania. Mianowicie stwierdzono, że po bardzo dużych odkształceniach plastycznych przesyconego stopu 6082, realizowanych w obecności wysokiego ciśnienia hydrostatycznego, na powierzchni odkształconych próbek powstaje łatwo zauważalny relief pochodzący od tworzenia się licznych, wzajemnie przecinających się pasm ścinania. Stwierdzono, że w przypadku zastosowania bardzo dobrych warunków smarowania narzędzi, wszystkie pasma ścinania tworzą się pod kątem 45° do kierunku wyciskania, a ich wzajemne przecinanie zachodzi pod kątem 90°. Taki mechanizm tworzenia pasm ścinania pozwolił na określenie rzeczywistego stanu odkształcenia i naprężenia, wystepującego w kotlinie odkształcenia procesów CEC.

13

Wpływ zmiany drogi odkształcenia na ewolucję struktury, tekstury oraz zachowanie umocnieniowe monokryształów miedzi o orientacji wyjściowej {110}<001>

Paul H.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2009

|

R. 54, nr 11

666-676

PL

Niniejszy artykuł podejmuje problematykę wpływu jednorodnej struktury wytworzonej w trakcie wstępnego odkształcenia na ewolucję mikrostruktury i tekstury po zmianie drogi odkształcenia realizowanej poprzez nieswobodne ściskanie w "nowych kierunkach" a w szczególności na formowanie się pasm ścinania oraz na zachowanie umocnieniowe. Dla przejrzystości prowadzonej analizy badania wykonywano na monokryształach miedzi wstępnie odkształcanych w orientacji wyjściowej Goss{110}<001> oraz po zmianie drogi odkształcenia, w szerokim zakresie skali obserwacji, tj. mikroskopii optycznej, elektronowej mikroskopii skaningowej i transmisyjnej. Próbki wstępnie odkształcano do 59 % w płaskim stanie odkształcenia dla wytworzenia jednorodnej struktury złożonej z dwu rodzin symetrycznie usytuowanych mikropasm. Następnie wycinano z nich nowe próbki o orientacjach związanych z orientacją Goss drogą obrotu dookoła kierunku normalnego, tj. brass{110}<112>, M{110}<111> i H{110}<011>, po czym dalej ściskano kilka procent. Stwierdzono, że zmiany w wartości naprężenia uplastyczniającego mogą być skorelowane ze zmianami w substrukturze dyslokacyjnej i mikroteksturze a w szczególności z pojawieniem się pasm ścinania "indukowanymi" zmianą drogi odkształcenia. W orientacjach H{110}<011> i M{110}<111> naprężenie płynięcia wzrasta stosownie do wzrostu wartości czynnika Taylora, a następnie ulega drastycznemu obniżeniu na skutek ścięcia wzdłuż makroskopowo obserwowanych pasm ścinania (MPS). W znacznie "miększej" orientacji brass{110}<112> (ta sama wartość czynnika Taylora jak w orientacji Goss) pojawiają się MPS, które są znacznie słabiej zlokalizowane (rozproszone). Obserwowane zmiany orientacji wewnątrz pasm ścinania posłużyły do wnioskowania o aktywności możliwych systemów poślizgu inicjowanych po zmianie drogi odkształcenia.

EN

In most previous work the strain path change was such that the second deformation activated significantly different slip systems from the prestrain. The question then arises if the resulting plastic instabilities are due to changes in slip activity, in deformation microstructure or both. It is quite difficult to separate these effects but a guide to this can be obtained by looking at samples where the slip systems do not change dramatically. This is the situation of a set of {110} orientations in channel-die. For a wide range of directions 2 common slip systems are predominant and other minor systems can be activated according to the direction. In this study the prestrain was performed on the well-known Goss{110}<001> orientation which deforms homogeneously in plane strain compression up to strains of 1-1.5. The influence of this substructure on microstructure evolution, particularly SB formation was analysed after strain path changes by compression along new directions (obtained by cutting the pre-strained sample) corresponding to the brass{110}<112>, M{110}<111>, and hard{110}<011> orientations, and further compressed in channel die by a few %. These structures after small restrains were then compared with those of monotonically deformed Goss samples. The investigations were performed on single crystals of pure copper, which represent many medium-high SFE fcc metals. The change in flow stress could be correlated with the change in dislocation substructure and microtexture, particularly along shear bands initiated by the strain path change. In the H{110}<011> and M{110}<111> orientations the flow stress increased by Taylor factor hardening then decreased by intense macroscopic shear band (MSB) formation. In the softer brass orientation in the absence of Taylor factor hardening a more diffuse MSB formation occurs. The local rotations in the band were used to deduce the possible local slip systems initiated during the strain path change.

14

Twinning and shear band formation in channel-die compressed silver single crystals identified by acoustic emission method

Jasieński Z., Pawełek A., Piątkowski A., Ranachowski Z.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2009

|

Vol. 54, iss. 1

29-33

EN

In the paper there are presented the results of investigations of the relations between acoustic emission (AE) and the mechanisms of twinning as well as shear band formation and propagation in silver single crystals of {112}<111> orientation, subjected to channel-die compression tests at ambient temperature. The results were obtained using an AE analyzer of a new generation, installed recently at the Institute of Metallurgy and Materials Science, and were compared with those obtained also for single Ag crystals of the same orientation, tested at the room and at liquid nitrogen (-196°C) temperatures, but registered applying an AE analyzer of older generation, used until now. The results of AE measurements obtained using the new analyzer allowed to plot the acoustograms obtained with the application of Windowed Fast Fourier Transform (FFT) method for analysis of large experimental data sets (4 X 132 Msamples). This allowed the authors to attack the problem of identification of the strain mechanisms leading to formation of different dislocation systems.

PL

W artykule zaprezentowano zależność pomiędzy natężeniem generowanego sygnału emisji akustycznej (EA), a mechanizmami bliźniakowania i tworzenia oraz rozwoju pasm ścinania w monokryształach srebra o orientacji {112}<111>, poddanych nieswobodnemu ściskaniu w komorze kanalikowej w temperaturze otoczenia. Badania prowadzono przy pomocy analizatora EA nowej generacji zainstalowanego w Instytucie Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN. Otrzymane rezultaty porównano z wynikami testów ściskania monokryształów srebra o tej samej orientacji prowadzonych przy temperaturze pokojowej oraz przy temperaturze cieklego azotu (-196°C) przy zastosowaniu analizatora EA starszej generacji. Wyniki badan nowszym analizatorem zostały przedstawione w postaci akustogramów uzyskanych za pomocą algorytmu Okienkowej Szybkiej Transformaty Fouriera, zaprojektowanego do obróbki obszernych zbiorów danych eksperymentalnych (4x132x10do 6 próbkowań). Zastosowanie metody akustogramów pozwoliło autorom artykułu na identyfikacje mechanizmów odkształcenia w badanym materiale, prowadzących do uformowania sie różnych systemów dyslokacji.

15

Effect of shear bands on texture evolution in middle-high stacking fault energy metals as characterized on model polycrystalline copper

Paul H., Driver J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2009

|

Vol. 54, iss. 1

19-27

EN

Periodic crystal lattice rotations within compact clusters of shear bands (SB), developed in copper (purity of 99.98%), have been characterized to examine the role of lattice re-orientation within grains on slip propagation across grain boundaries. Polycrystalline copper (grain size 50m) was deformed 50% in plane strain compression at room temperature to form two sets of well-defined macroscopic shear bands (MSB). The deformation-induced sub-structures and local changes in crystallographic orientations were investigated by FEG-SEM, equipped with high resolution EBSD. In all the deformed grains examined (within MSBs) a strong tendency to strain-induced re-orientation could be observed. Their crystal lattice rotated in such a way that one of the {111} slip planes became nearly parallel to the direction of maximum shear. A natural consequence of this rotation is the formation of a specific MSB microtexture which facilitates slip propagation across grain boundaries without any visible variation in the slip direction although the slip plane did not coincide exactly in the adjacent grains.

PL

W pracy analizowano zmiany orientacji sieci krystalicznej w obszarach zwartych pakietów makroskopowych pasm ścinania (PS) w polikrystalicznej miedzi o czystości 99.98% i o wyjściowej wielkości ziaren 50μm. Szczególna uwagę skoncentrowano na zagadnieniu propagacji PS poprzez granice ziaren. Próbki odkształcano w płaskim stanie w próbie nieswobodnego ściskania, w temperaturze otoczenia, do momentu, gdy następowało uformowanie się dwu rodzin makroskopowych pasm ścinania. Rozwój tekstury dyslokacyjnej oraz zmiany orientacji analizowano za pomocą systemów pomiaru orientacji lokalnych w mikroskopie skaningowym i transmisyjnym. We wszystkich analizowanych ziarnach w obszarze makroskopowych pasm ścinania obserwowano silna tendencje do rotacji sieci krystalicznej. Kierunek rotacji związany był z obrotem sieci krystalicznej do takiego położenia, w którym jedna z płaszczyzn typu {111} pokrywa się z płaszczyzną ścięcia. Naturalna konsekwencja takiej rotacji jest uformowanie się specyficznej mikrotekstury makroskopowych pasm ścinania. Rotacja ta umożliwia także propagacje pasm poprzez granice ziaren bez widocznej zmiany w kierunku ścięcia.

16

Description of viscoplastic flow accounting for shear banding

Nowak Z., Perzyna P., Pęcherski R. B.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2007

|

Vol. 52, iss. 2

217-222

EN

The subject of the study is concerned with ultra fine grained (ufg) and nanocrystalline metals (nc-metals). Experimental investigations of the behaviour of such materials under quasistatic as well as dynamic loading conditions related with microscopic observations show that in many cases the dominant mechanism of plastic strain is multiscale development of shear deformation modes – called shear banding. The comprehensive discussion of these phenomena in ufg and nc-metals is given in [1], [2] and [3], where it has been shown that the deformation mode of nanocrystalline materials changes as the grain size decreases into the ultrafine region. For smaller grain sizes (d < 300 nm) shear band development occurs immediately after the onset of plastic flow. Significant strain-rate dependence of the flow stress, particularly at high strain rates was also emphasized. Our objective is to propose a new description of viscoplastic deformation, which accounts for the observed shear banding. Viscoplasticity model proposed earlier by P e r z y n a [4], [5] was extended in order to describe the shear banding contribution. The shear banding contribution function, which was introduced formerly by P e c h e r s k i [6], [7] and applied in continuum plasticity accounting for shear banding in [8] and [9] as well as in [10] and [11] plays pivotal role in the viscoplasticity model. The derived constitutive equations were identified and verified with application of experimental data provided in paper [2], where quasistatic and dynamic compression tests of ufg and nanocrystalline iron specimens of a wide range of mean grain size were reported. The possibilities of the application of the proposed description for other ufg and nc-metals are discussed.

PL

Przedmiotem studiów są drobnoziarniste oraz nanokrystaliczne metale. Badania doświadczalne zachowania się takich materiałów w warunkach obciążeń quasistatycznych oraz dynamicznych, w powiązaniu z obserwacjami mikroskopowymi, wykazują, że w wielu wypadkach dominującym mechanizmem odkształcenia plastycznego jest wieloskalowy rozwój form ścinania – zwany zwojem pasmami ścinania. Wyczerpująca dyskusja tych zjawisk zawarta jest w [1], [2] i [3], gdzie wykazano, że forma odkształcenia w materiałach drobnoziarnistych zmienia się, kiedy rozpatrujemy materiały o coraz mniejszym ziarnie. Dla materiałów o średniej wielkości ziarna mniejszej niż 300 nm obserwuje się rozwój pasm ścinania zaraz po inicjacji odkształcenia plastycznego. Podkreślono także znaczący wpływ prędkości odkształcenia na naprężenie płynięcia. Naszym celem jest propozycja nowego opisu odkształcenia lepkoplastycznego, w którym uwzględnia się udział obserwowanego rozwoju pasm ścinania. Model lepkoplastyczności proponowany wcześniej przez P e r z y n e [4], [5] został rozszerzony z wykorzystaniem opisu udziału pasm ścinania. Podstawową rolę w proponowanym modelu lepkoplastyczności odgrywa funkcja udziału pasm ścinania wprowadzona przez P e c h e r s k i e g o [6], [7] i zastosowana w kontynualnej teorii plastyczności z udziałem pasm ścinania w [8] i [9] oraz w [10] i [11]. Dokonano identyfikacji oraz weryfikacji wyprowadzonych równań konstytutywnych z zastosowaniem danych doświadczalnych otrzymanych w testach quasistatycznego i dynamicznego ściskania dla serii próbek wykonanych z drobnoziarnistego i nanokrystalicznego żelaza o szerokim zakresie średniej wielkości ziarna [2]. Przedyskutowano możliwości zastosowania proponowanego opisu do innych metali o budowie drobnoziarnistej i nanokrystalicznej.

17

Deformation and recrystallization mechanisms of low stacking fault energy metals

Paul H.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2007

|

Vol. 52, iss. 2

203-216

EN

The microstructural evolution during deformation and light annealing of a representative low stacking fault energy metal has been characterised by detailed local SEM and TEM orientation measurements before and after annealing to partial recrystallization. High purity silver single crystals with initial (112)[11Ż1] orientation were channel-die deformed to reductions of 32% and 67%, first developing twin-matrix layers and then compact clusters of shear bands (SBs). The latter are the nucleation sites of new recrystallized grains. The as-deformed SBs exhibit large orientation spreads up to 40 with respect to the adjacent twinned areas. Most of these misorientations occur by rotations about the TDk<110> axis with significant further rotations about <112> poles. It is suggested that slip on the two f111g<110> co-planar (CP) systems in the band can become asymmetric at large strains, leading to rotations about the <112> poles associated with local slip on one of the two CP systems. Microtexture analysis of partly recrystallized samples indicates a simple 25–40 <111> or <112> relation, frequently observed during the early stages of recrystallization between isolated nuclei and one of the two as-deformed groups of components (twins or matrix). This implies the existence of a second misorientation with respect to the other component, usually described as 50–55. During the rapid growth stage recrystallization twinning radically increases. This twinning is considered to operate after the formation of the primary nuclei.

PL

W pracy badano ewolucje mikrostruktury i tekstury odkształconych i częściowo zrekrystalizowanych monokrystalicznych próbek czystego srebra o orientacji wyjściowej (112)[11—1]. W badaniach wykorzystano zaawansowane techniki pomiaru orientacji lokalnych w TEM i SEM. Szczegółowej analizie strukturalno-teksturowej poddano dwa charakterystyczne zakresy odkształceń, tj. 32% w którym obserwowano warstwową strukturę osnowa-bliźniak nachylona ok. 25 do KW, oraz 67% w którym to zakresie struktura osnowa-bliźniak usytuowana jest równolegle do płaszczyzny ściskania. W obydwu przypadkach na jej tle obserwowano pojawienie się makroskopowych pasm ścinania (MSB). Są one uprzywilejowanym miejscem zarodkowania nowych ziaren w procesie rekrystalizacji. W stanie zdeformowanym SB pokazują silną dezorientację przy przejściu przez obszar pasma dochodzacą do 40, w odniesieniu do zbliźniaczonych obszarów osnowy. Osie rotacji silnie związane są z kierunkiem KPk<110> z dobrze zarysowaną tendencją rozmywania osi w kierunku położeń <112>. W pracy wykazano związek formowania się tych dezorientacji z mechanizmami ruchu dyslokacji. Początkowy ‘równowagowy’ poślizg w dwu systemach współpłaszczyznowych (CP) typu f111g<011> w miarę postępu odkształcenia staje się coraz bardziej ‘asymetryczny’. Prowadzi to do rotacji typu <112>, którą powiązać można z poślizgiem dyslokacji w jednym z dwu systemów CP. Analiza mikroteksturowa w stanie po częściowej rekrystalizacji pokazuje na formowanie się 25–40 (<111>–<112>) relacji dezorientacji, najczęściej obserwowana w początkowych stadiach procesu rekrystalizacji pomiędzy izolowanym zarodkiem o jednorodnej orientacji a jednym z dwu komponentów tekstury stanu zdeformowanego (osnowa lub blizniak). Powoduje to pojawienie się drugiego typu dezorientacji w odniesieniu do drugiej składowej tekstury stanu odkształconego, zwykle opisywanej jako 50–55. Późniejsze stadia rekrystalizacji związane są z silnym wzrostem znaczenia bliźniakowania rekrystalizujacego. Pokazano, że po uformowaniu się początkowych zarodków, za pojawienie się nowych składowych tekstury odpowiedzialny jest wyłącznie mechanizm bliźniakowania rekrystalizującego.

18

Comparison of microfractographic behaviour of acicular ferrite and bainite and hydrogen cracking resistance

Mazancova E., Jonsta Z., Mazanec K.

Archives of Materials Science

|

2007

|

Vol. 28, nr 1-4

90-94

EN

Materials characterized as TRIPLEX having decreased density are constituted on the following chemical composition usually: Fe-26/30Al-0.9/1.2C. Alloy microstructure is preferentially based on the FCC arrangement. Further, microstructure consists of nano-size carbides regularly dispersed in the FCC matrix and of low ferritic particle content (8% approximately). The strength level of this material is immediately connected with the solid solution strengthening forming the matrix basis. Besides this effect, it is useful to take into consideration process of its strengthening due to precipitated fine carbides (above mentioned nano-size k-carbides). The preferential effect of this material is connected with its high absorption capacity (double capacity in comparison with the conventional deep drawing steels applied in automotive industry). The formation of uniformly arranged shear bands (SIP effect) has very important influence on the realized deformation process of discussed material and the achieved beneficial technical response. This process is also influenced due to regular distribution of nano-size k-carbides being coherent to the FCC matrix. Owing to the density decrease up to 10-12%, attained strength level (1000 MPa), excellent formability and high resistance to dynamic loading (high absorption and achieved dynamic capacity) the presented high manganese material can be held for perspective type for many applications in automotive industry. Further, this material finds a perspective application in cryogenic technique (transport and storage of liquid gases) and in rotating machine elements, too.

19

Wpływ pasm ścinania na teksturę i własności mechaniczne walcowanej miedzi

Stalony-Dobrzański F., Bochniak W.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2006

|

R. 51, nr 1

11-25

PL

Wykazano związek pomiędzy zjawiskami strukturalnymi a teksturą i własnościami mechanicznymi miedzi poddanej jednokierunkowemu i krzyżowemu walcowaniu oraz próbie rozciągania. W szczególności, ujawniono dominującą rolę mechanizmu zlokalizowanego plastycznego płynięcia w pasmach ścinania po zmianie drogi odkształcenia wywołanej rozciąganiem próbek w kierunku prostopadłym do kierunku walcowania. Znalazło ono również odzwierciedlenie w obrazach tekstury odkształcanej miedzi oraz dwukrotnie wyższej wartości współczynnika Lankforda w porównaniu z wartością określoną z próbek poddanych rozciąganiu w kierunku zgodnym z kierunkiem walcowania.

EN

Relationship between structural phenomena, texture and mechanical properties of copper subjected to non-reversing rolling, alternate longitudinal and cross rolling and to a tensile test, has been proved. In particular, the dominant role of a mechanism of localized plastic flow in the shear bands after the change of a strain path caused by tension applied perpendicularly to the rolling direction has been revealed. This phenomenon has also been reflected in the images of a texture of copper under deformation and in twice higher value of a Lankford’s coefficient compared to that determined for the samples subjected to the tensile test in the direction consistent with the rolling direction.

20

Rozwój tekstury odkształcenia i rekrystalizacji w stopie CuZn30 uzyskanym w operacjach odlewania ciągłego. Krytyczna rola pasm ścinania

Paul H., Janas K., Bydałek A., Balcerek D.

Archiwum Odlewnictwa

|

2006

|

R. 6, nr 18/1

245--250

PL

W pracy analizowano rozwój tekstury jaki następuje w silnie odkształconych (do 69%) oraz częściowo i całkowicie zrekrystalizowanych blachach stopu CuZn30. Materiałem wsadowym dla procesu walcowania były wlewki uzyskane w operacjach poziomego odlewania ciągłego. Badania zmian teksturowych prowadzono w oparciu o techniki pomiaru orientacji w SEM. Wykazano silny związek orientacji identyfikowanych jako składowe wewnętrznej mikrotekstury pasm ścinania zarówno na rozwój tekstury stanu zdeformowanego jak i na selekcję orientacji początkowych zarodków w procesie rekrystalizacji w tym na rozwój składowej sześciennej.

EN

The effect of shear bands on the deformation and the recrystallization texture formation has been investigated in CuZn30 alloy obtained by continuous casting within the range of high reductions. Substantial progress in understanding of the bands formation and their influence on the cube{100}<001> grain formation was possible thanks to systematic local orientation measurements using SEM/EBSD technique. It was shown that the smaller contribution of the S-component, the absence of cube grains.