Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Uncertainty of determining the energy equivalent speed (EES) of a vehicle collision by the experimental and analytical method

Sztwiertnia K., Guzek M.

Archiwum Motoryzacji

|

2017

|

Vol. 76, nr 2

123--136

EN

One of the basic ways to estimate vehicle speeds at the reconstruction of vehicle collisions is the use of methods generally referred to as “energy methods”, where a relation between the “energy equivalent speed” (EES) and the size of permanent vehicle deformation is described. There are several mathematical models used in practice to describe such a relation. Usually, a linear relation between the deformation size (depth) and the energy consumed to cause the deformation (“deformation work”) is assumed. In contrast, the deformation itself and the deformation energy are described in various ways. In consequence, different EES values may be obtained from the calculations, depending on the model used. In the accident reconstruction practice, an increasingly important role is played by the uncertainty and reliability of the analysis results obtained. This article is dedicated to the uncertainty of estimation of the energy equivalent speed (EES). The uncertainty calculation results obtained with the use of one of the typical methods of determining it, i.e. the total differential method, have been presented. The calculations were carried out for five analytical models used to determine the deformation work, based on the deformation size, for several real cases of post-impact vehicle deformation. The calculation results have been presented in the form of tables and graphs, thanks to which comparisons between both the EES values and the values of their absolute and relative uncertainty could be made. The whole analysis has ended with conclusions concerning the values obtained; they may be a source of information on the uncertainty in determining the EES parameter depending on the computation model used.

PL

Jednym z podstawowych sposobów stosowanych przy rekonstrukcji zderzeń samochodów, wykorzystywanym w celu oszacowania ich prędkości, jest grupa tzw. metod energetycznych. W metodach tych opisuje się związek między prędkością równoważną energii EES (z ang. energy equivalent speed), a rozmiarem trwałego odkształcenia pojazdu. Istnieje kilka praktycznie wykorzystywanych modeli matematycznych opisujących ten związek. Zazwyczaj zakładają one liniową zależność między wspomnianym rozmiarem (głębokością) deformacji, a energią zużytą na jej powstanie (tzw. pracą deformacji). W różny sposób natomiast opisywana jest sama deformacja oraz energia deformacji. W zależności od zastosowanego modelu możemy otrzymać inne wartości poszukiwanej prędkości EES. W praktyce rekonstrukcji wypadków coraz istotniejszą rolę odgrywa niepewność i wiarygodność otrzymanych wyników. Przedmiotem artykułu jest niepewność oszacowania prędkości równoważnej energii EES. W pracy zostały przedstawione wyniki obliczeń otrzymane przy użyciu jednej z typowych metod jej określania – metody różniczki zupełnej. Obliczenia zostały wykonane dla pięciu modeli analitycznych wyznaczania pracy deformacji, na podstawie jej rozmiaru, dla kilku rzeczywistych odkształceń pozderzeniowych pojazdów. Wyniki przedstawiono w postaci tabelarycznej oraz wykresów, umożliwiających porównanie zarówno wartości parametru EES, jak i wyznaczonych dla niego niepewności bezwzględnych oraz względnych. Całość została podsumowana wnioskami odnoszącymi się do otrzymanych wartości. Mogą one być źródłem informacji na temat niepewności w wyznaczaniu prędkości EES w zależności od zastosowanego modelu obliczeniowego.

2

Thermal Stability of AA1050 Aluminum Alloy after Equal Channel Angular Pressing

Koprowski P., Bogucki R., Bieda M., Kawałko J., Sztwiertnia K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 2A

777--786

EN

The annealing behavior of AA1050 aluminum alloy deformed by equal-channel angular pressing (ECAP) was studied experimentally. The material was subjected to extrusion through die with channels intersecting at an 90° angle. Samples were pressed for up to 8 passes using route BC, then cut into slices and subsequently annealed for 1 hour at temperatures from 100°C to 350°C. Hardness measurements were performed on each slice. Microstructure of material was analyzed in the longitudinal section by means of Electron Backscatter Diffraction system in a scanning electron microscope (EBSD/SEM). From the obtained sets of Kikuchi diffraction patterns orientation maps and Image Quality maps were determined. Grain size, disorientation distributions and crystallographic texture were also estimated. ECAP caused significant improvement of hardness, with stabilization after 4 passes. Refinement of microstructure was obtained with the increasing amount of passes. Material properties were stable during annealing at temperatures lower than 150°C. Annealing at higher temperatures caused a decrease in hardness corresponding to an increase of the grain size.

3

Texture and Microtexture of Pure (6N) and Commercially Pure Aluminum after Deformation by Extrusion with Forward-Backward Rotating Die (Kobo)

Bieda M., Boczkal S., Koprowski P., Sztwiertnia K., Pieła K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 1

461--468

EN

Pure aluminium (6N) and commercially pure aluminium (99.7) was deformed by KOBO method. Microstructure and texture of both materials after deformation was analyzed by means of scanning and transmission electron microscopy. Advanced methods of crystallographic orientations measurements like Electron Backscatter Diffraction - EBSD (SEM) and microdiffraction (TEM) was used. Grain size distribution and misorientation between grains in cross and longitudinal sections of the samples were analyzed. Differences in size and homogeneity of the grains were observed in both materials. Pure aluminium was characterized by larger grain size in both sections of extruded material. Whereas commercially pure aluminium reveals smaller grain size and more homogeneous and stable microstructure.

4

Microstructure of Commercial Purity Titanium Subjected to Complex Loading by the Kobo Method

Kawałko J., Bieda M., Sztwiertnia K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 1

31--36

EN

Observations of refined microstructure of Commercial Purity titanium for applications in biomedical devices has been carried out. Refinement of titanium microstructure has been performed in process with complex strain scheme. Materials investigated in this work were: Commercial Purity titanium grade 2 and grade 4. Samples of as received materials were subjected to plastic deformation in complex loading process of extrusion combined with oscillation twisting (KoBo extrusion). Both types of samples were deformed in single step of extrusion, in temperature of 450 °C, with extrusion ratio 19.14 and 12.25 for grade 2 titanium and grade 4 titanium, respectively. Initial mean grain diameter for both types of materials was approximately 30 μm. Samples were investigated by means of crystal orientation microscopy. In both cases considerable microstructure refinement has been observed. Microstructures of deformed samples are heterogenous and consist of both elongated and fine equiaxed grains. Elongated grains (lamellae) are separated by High Angle Grain Boundaries and feature internal structure with subgrains and dislocation walls. Grain refinement is stronger in material with higher extrusion ratio and mean grain diameter in this case is equal to 1.48 μm compared to 8.07 μm. in material with lower extrusion ratio. Mean misorientation angle (24° and 27° for grade 4 and grade 2 titanium) indicates high fraction of HAGBs in microstructures of KoBo deformed samples. Misorientation fluctuations inside grains have been analyzed and distinct curvature of crystal lattice have been observed. Hardness of samples after plastic deformation increased from 174.6±3.4 and 234.9±3.5 to 205.0±3.2 and 251.2±2.2 for titanium grade 2 and grade 4 respectively.

5

The Strength Analysis of Cu/α−Al2O3 Interfaces as a Key for Rational Composite Design

Nalepka K., Sztwiertnia K., Nalepka P., Pęcherski R. B.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 3A

1953--1956

EN

Electron back-scattered diffraction (EBSD) studies carried out for the Cu/α−Al2O3 composites manufactured by pulsed laser deposition method and by the powder metallurgy enable to uncover a set of orientation relationships characteristic for materials of this type. The identified interfaces are categorized according to the bonding strength. Additionally, their microstructure is reproduced by molecular dynamic (MD) simulations. The obtained classification of the phase boundaries constitutes key information for effective composite design.

PL

Badania EBSD (Electron Back-Scattered Diffraction) przeprowadzone dla kompozytów Cu/α−Al2O3 wytworzonych metodą ablacji laserowej (Pulsed Laser Deposition) oraz metalurgii proszków umożliwiły odkrycie zbioru związków orientacji charakterystycznych dla tego typu materiałów. Zidentyfikowane warstwy przejściowe skategoryzowano zgodnie z wytrzymałością wiązania. Dodatkowo, ich mikrostrukturę odtworzono za pomocą symulacji dynamiki molekularnej (MD). Otrzymana klasyfikacja granic fazowych stanowi kluczową informację do efektywnego projektowania kompozytów.

6

Analysis of Microstructure and Mechanical Properties Changes in AA1050 Aluminum Subjected to ECAP and KoBo Processes

Bogucki R., Sulikowska K., Bieda M., Ostachowski P., Sztwiertnia K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 4

3063--3068

EN

Analysis of the results of the microstructure and the mechanical properties change in AA1050 aluminum alloy of technical purity processed using ECAP (Equal Channel Angular Pressing) and KoBo deformation methods are presented in the paper.. ECAP process was performed according to Bc scheme in the range from 1 up to 10 passes. Changes of microstructure were analyzed using scanning electrone microscope equipped with electron backscattered diffraction (EBSD) system. Microstructure and fraction of high-angle grain boundaries in KoBo processed samples were similar to those observed in ECAP processed samples after four passes. The most significant microstructure refinement was observed in ECAP processed sample submitted to 10 passes. In ECAP method the systematic increase of mechanical properties was observed along with increase of deformation degree.

PL

W pracy przedstawiono wyniki analizy zmian mikrostruktury i właściwości mechanicznych aluminium technicznego z serii AA1050 po procesie ECAP (Equal Channel Angular Pressing) i KoBo. Proces ECAP prowadzono wg schematu Bc w zakresie od 1 do 10 przepustów Zmiany mikrostruktury analizowano za pomocą mikroskopu skaningowego z systemem do analizy dyfrakcji elektronów wstecznie rozproszonych (EBSD). Mikrostruktura oraz udział granic ziaren dużego kąta po procesie KoBo był zbliżony do uzyskanych po 4 cyklach ECAP. Największe rozdrobnienie mikrostruktury uzyskano w procesie ECAP po 10 przepustach. W metodzie ECAP obserwowano systematyczny wzrost własności mechanicznych wraz ze wzrostem stopnia odkształcenia.

7

Microstructure of polycrystalline zinc subjected to plastic deformation by complex loading

Sztwiertnia K., Kawałko J., Bieda M., Berent K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 1

157-161

EN

Polycrystalline, high purity (99,995%) zinc ingot was subjected to KoBo type extrusion in room temperature. Material was extruded to form of a 2 mm diameter wire, extrusion die oscillated during process by an angle š8 at a frequency of 5 Hz and the extrusion speed was 0.5 mm/s. Final product was tested for tensile strength and yielded R0;2 = 150MPa and Rm = 250MPa. Microstructure of both extruded and initial materials was investigated by means of high resolution Electron Backscatter Diffraction (EBSD) in Quanta 3D FEG scanning electron microscope (SEM). Observations revealed that microstructure of extruded zinc sample is highly heterogeneous and consists of grains elongated slightly in the direction of extrusion. Grains dimensions ranges from over one hundred microns down to submicron scale while grains in the non-deformed material are equiaxed with mean diameter of approximately 200 microns. Other microstructure features such as intergranular bands and partly fragmented primary grains with subgrain structure are observed. Furthermore detailed study of local microstrains by Imaqe Quality Factor analysis are performed. Presence of Geometrically Necessary and Statistically Stored Dislocations is assessed. Thick areas of highly distorted lattice adjacent to High Angle Grain Boundaries are revealed. Microstrain mapping suggest composite-like microstructure of deformed material, that might explain its superior mechanical properties.

PL

Polikrystaliczny cynk o wysokiej czystości (99,995%) został poddany wyciskaniu metodą KoBo w temperaturze pokojowej. Materiał został wyciśnięty do postaci drutu o średnicy 2 mm. Matryca podczas procesu odkształcania oscylowała o kat 8 stopni z częstotliwością 5 Hz a prędkość wyciskania ustalono na 0.5 mm/s. Produkt koncowy poddany został testowi wytrzymałości na rozciąganie, uzyskane wyniki to R0;2 = 150MPa and Rm = 250MPa. Mikrostruktura materiału wyjściowego i odkształconego została zbadana metodami wysoko rozdzielczej dyfrakcji elektronów wstecznie rozproszonych (EBSD) w skaningowym mikroskopie elektronowym Quanta 3D FEG (SEM). Przeprowadzone obserwacje wskazują na silnie heterogeniczny charakter mikrostruktury odkształconego cynku, która składa się z ziarn lekko wydłużonych w kierunku wyciskania. Rozmiary ziarn wahają sięod ponad stu mikrometrów do poniżej jednego mikrometra, podczas gdy materiał nieodkształcony składa się z równoosiowych ziarn o średnich rozmiarach rzędu 200 mikrometrów. Inne zaobserwowane cechy mikrostruktury to ciągnące się przez całą próbkę pasma drobnych ziarn oraz częściowo rozdrobnione ziarna pierwotne ze strukturą podziarnową. Ponadto wykorzystując rozkłady parametru jakości obrazu dyfrakcyjnego przeprowadzono szczegółowa analize pól mikroodkształceń. Dokonano oceny obecności dyslokacji geometrycznie niezbędnych oraz nagromadzen dyslokacji przypadkowych. Zidentyfikowano szerokie obszary silnie zniekształconej sieci krystalicznej rozciągniete wzdłuż granic dużego kąta. Analiza rozkładu mikroodkształceń w materiale odkształconym wskazuje na podobienstwo mikrostruktury tego materiału do struktury kompozytu. Taka charakterystyka może tłumaczyć znaczny wzrost właściwosci mechanicznych materiału po wyciskaniu KoBo.

8

Effect of deformation temperature on the microstructure of hard magnetic FeCr22Co15 alloy subjected to tension combined with torsion deformation modes

Korneva A., Korznikova G., Korznikov A, Sztwiertnia K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 2

383--386

EN

The paper presents the results of microstructure evolution studies of hard magnetic FeCr22Co15 alloy deformed until destruction by tension and torsion in the temperature range 725-850ºC. The temperatures and deformation rates resulted from the condition of superplasticity occurrence in the Fe-Cr-Co alloys. Observations of the longitudinal sections of the deformed samples in the scanning electron microscope showed the formation of a weak gradient microstructure with the highest grain refinement in the surface layer of the material. Increasing the deformation temperature from 725 to 850 ºC increased the homogeneity of the deformation along the tensile axis of the sample. It also brought about the increase of grain size and slight increase of the thickness of fine grains in the surface layer. The precipitation of the intermetallic σ-phase was also observed with its maximum amount in the zones of the highest deformation.

XX

Praca przedstawia wyniki badań ewolucji mikrostruktury magnetycznie twardego stopu FeCr22Co15 poddanego odkształceniu poprzez rozciąganie i skręcanie próbek do ich zerwania w przedziale temperatur 725-850ºC. Temperatury i prędkości odkształcenia odpowiadały warunkom nadplastycznosci badanego stopu. Obserwacja mikrostruktury na przekroju podłużnym próbek w skaningowym mikroskopie elektronowym wykazała tworzenie się mikrostruktury o słabym charakterze gradientowym z minimalnym rozmiarem ziaren w warstwie wierzchniej materiału. Zwiększenie temperatury odkształcenia od 725 do 850ºC spowodowało polepszenie jednorodności odkształconej mikrostruktury wzdłuż osi rozciągania próbek oraz zwiększenie rozmiaru ziaren fazy α. Stwierdzono również, że grubość warstwy wierzchniej o drobnym ziarnie w niewielkim stopniu zależy od temperatury odkształcenia. Ponadto stwierdzono obecność fazy międzymetalicznej σ (Fe-Cr), której największa ilość zaobserwowano w warstwie wierzchniej materiału.

9

Shot peening in structural ceramics

Tomaszewski H., Stalony-Dobrzański F., Ostachowski P., Sztwiertnia K., Faryna M.

Materiały Ceramiczne

|

2010

|

T. 62, nr 3

266-271

EN

Car and aircraft manufacturers commonly use shot peening technique to modify material surface layers and improve the strength of metal components. As it occurred, the same technique can be applied for brittle ceramics. High compressive stresses up to 2.4 GPa were introduced into the near surface region of alumina and zirconia ceramics maintaining its surface integrity by ultrasonic shot peening. The dependence between diameter of tungsten carbide balls, treatment time (at constant mass of balls in the housing and vibration amplitude) and level of compressive stress introduced was determined for nano and micro sized grains of both ceramics. An increase of hardness and surface resistance to fracture with an increasing level of compressive stress was found. Surface layers of ceramics deformed by shot peening have been analysed by the classical XRD, X-ray texture test, using Euler circle and ESEM/EBSD methods.

PL

Producenci samochodów i samolotów powszechnie wykorzystują technikę śrutowania w celu zmodyfikowania powierzchniowych warstw materiału i zwiększenia wytrzymałości elementów metalowych. Podobnie, ta sama technika może być zastosowana w przypadku kruchej ceramiki. Za pomocą śrutowania ultradźwiękowego wprowadzono duże naprężenia ściskające, sięgające wartości 2,4 GPa, w obszar przypowierzchniowy ceramiki korundowej i cyrkoniowej, zachowując jej powierzchniową integralność. Określono zależność pomiędzy średnicą śrutu z węglika wolframu, czasem śrutowania (przy stałej masie śrutu w obudowie i stałej amplitudzie drgań) i wielkością wywołanego naprężenia ściskającego w przypadku nano- i mikroziaren obydwu badanych tworzyw ceramicznych. Stwierdzono wzrost twardości i powierzchniowej odporności na pękanie wraz ze wzrostem wartości naprężenia ściskającego. Powierzchniowe warstwy tworzyw, zdeformowane wskutek śrutowania, zanalizowano za pomocą klasycznej techniki rentgenowskiej, metodą rentgenowskiej analizy teksturalnej wykorzystującej okrąg Eulera oraz za pomocą metody ESEM/EBSD.

10

The evolution of the gradient microstructure of the hard magnetic alloy FeCr30Co8 subjected to plastic deformation by tension combined with torsion

Korneva A., Korznikova G., Bieda-Niemiec M., Korznikov A., Faryna M., Sztwiertnia K.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 3

295-298

EN

The article presents the results of the microstructure evolution studies of the hard magnetic alloy FeCr30Co8 subjected to deformation by tension combined with torsion. The observations in the longitudinal section of the samples show a formation of a gradient microstructure with the maximum grain refinement in the surface layer of the material. A precipitation of the intermetallic "-phase was also observed, with its largest amount in the zones of the highest deformation. The refinement of the microstructure and the precipitation of the "-phase resulted in a significant increase of hardness at the surface of the material.

PL

Praca przedstawia wyniki badań zmian mikrostruktury magnetycznie twardego stopu FeCr30Co8 poddanego odkształceniu przez rozciąganie i skręcanie. Obserwacja przekroju wzdłużnego próbek pokazała tworzenie się mikrostruktury o charakterze gradientowym z maksymalnym rozdrobnieniem ziarna w warstwie wierzchniej materiału. Obserwowano również wydzielenia fazy międzymetalicznej ", której największa ilość wydzieliła się w miejscach intensywnego odkształcenia. Rozdrobnienie mikrostruktury oraz wydzielenie fazy " spowodowało znaczny wzrost twardości materiału na jego powierzchni.

11

The evolution ofthe microstructure of hard magnetic FeCr30Co8 alloy subjected to plastic deformation by a complex load

Korneva A., Bieda M., Korznikova G., Sztwiertnia K., Korznikov A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2009

|

Vol. 54, iss. 1

41-46

EN

The structural evolution of hard magnetic FeCr30Co8 alloy in the α state after deformation by upsetting and subsequent torsion was studied. The temperatures (750, 800, 850, 900 °C) and deformation rates corresponded to the condition of superplasticity of Fe-Cr-Co alloys. A gradient microstructure was formed in the sample sections, parallel to the direction of upsetting, because the torsion deformation was applied only to the bottom parts of samples. Particular analysis of microstructure by SEM/EBSD method showed that dynamic recovery with formation of subgrain microstructure took place during deformation. The deformation is also conducive to the precipitation of intermetallic δ phase in the temperature range from 750 to 850 °C. The maximum refinement of microstructure and the maximum precipitation of δ phase are observed at the temperature of deformation of 800 °C (the minimal sizes of α and δ grains are 5 and 2 μm, respectively). The refinement of the microstructure and the precipitation of phase resulted in an increase of hardness of the material.

PL

Badano zmiany mikrostruktury jednofazowego stopu α FeCr30Co8, który został odkształcony przez speczanie i następujące po nim skręcanie. Zastosowane temperatury (750, 800, 850 i 900 °C) oraz prędkości odkształcenia odpowiadały warunkom nadplastyczności stopów układu Fe-Cr-Co. Ze względu na to, że skręcanie dotyczyło tylko dolnej części próbek, w ich poprzecznych przekrojach powstała mikrostruktura o charakterze gradientowym. Jej szczegółowa analiza metodą SEM/EBSD wykazała, że w czasie odkształcenia w materiale zachodzi zdrowienie dynamiczne i tworzy się struktura podziarnowa. Intensywne odkształcenie w zakresie temperatur 750 – 850 °C sprzyjało także wydzielaniu się międzymetalicznej fazy δ. Maksymalne rozdrobnienie mikrostruktury oraz maksymalne wydzielanie się fazy δ obserwowano w temperaturze odkształcenia 800 °C (minimalny rozmiar ziarn faz α i δ wynosi odpowiednio około 5 i 2 μm). Rozdrobnienie mikrostruktury i wydzielenie fazy δ powoduje wzrost twardości materiału.

12

Crystallographic orientation evaluation of the δ and α phases in hardmagnetic Fe-30%Cr-8%Co alloy subjected to complex loading

Korneva A. V., Bieda M., Korznikova G., Bonarski J., Sztwiertnia K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2008

|

Vol. 53, iss. 1

161-165

EN

Severe plastic deformation by upsetting and torsion of the single δ phase Fe-30%Cr-8%Co alloy caused the formation of gradient structure throughout the cross sections of sample as well as the precipitation of the intermetallic δ phase when deformed at 750, 800 and 850°C. The strongest precipitation of the δ- phase occurred in the area of the highest deformation placed close to the mobile anvil (in the bottom part of the sample). The crystallographic orientations of the tetragonal δ phase and cubic α phase in mezzo, macro and microscale were analyzed. Various techniques as X-ray diffraction, electron back-scattered diffraction (EBSD) in the scanning electron microscope (SEM) as well as convergent beam electron diffraction (CBED) in the transmission electron microscope (TEM) were used. Keywords: hard magnetic alloy, severe plastic deformation, crystallographic orientation, pole figure (PF), inverse pole figure (IPF), X-ray diffraction, EBSD/SEM, CBED/TEM

PL

Intensywne odkształcenie metodą spęczania i skręcania jednofazowego stopu a Fe-30%Cr-8%Co spowodowało tworzenie się gradientowej mikrostruktury na poprzecznych przekrojach próbek, jak również wydzielanie się międzymetalicznej fazy δ- w próbkach odkształconych w temperaturach 750, 800 i 850°C. Maksymalne wydzielanie fazy δ obserwuje się w strefie największego odkształcenia po stronie ruchomego kowadła w dolnej części próbek. Zanalizowano orientacje krystalograficzne tetragonalnej fazy δ- i regularnej fazy α w skali mezo, makro i mikro. W pracy wykorzystano zróżnicowane techniki badawcze: analizę rentgenowską, dyfrakcję elektronów wstecznie rozproszonych (EBSD) oraz dyfrakcję elektronów w wiązce zbieżnej (CBED) odpowiednionio w skaningowym i transmisyjnym mikroskopie elektronowym.

13

Inhomogeneous microstructural evolution during the annealing of 6013 aluminum alloy

Sztwiertnia K., Bieda M., Korneva A., Sawina G.

Inżynieria Materiałowa

|

2007

|

Vol. 28, nr 3-4

476-480

EN

The mechanisms of recrystallization structure and texture formation in alloys with the bimodal second phase particle distribution were investigated by means of electron microscopy and calorimetry on the example of aluminum alloy 6013. The alloy contains both large (>1 um) and small ("1 urn) particles. During deformation the laminar structure and zones of localized strain around large particles are formed. From the in situ investigations as well as calorimetric measurements combined with crystallographic orientation mapping in TEM and SEM it follows that recrystallization can be considered as a few, partly overlapping processes proceeding in two steps. In the initial step, particle stimulated nucleation and some enlargement of new grains in the directions of the sheet plane occur. In consequence the new grains are strongly flattened with shorter axis parallel to the normal direction. In the second step the migration of high angle grain boundaries in the direction of high orientation gradient was observed. This migration, mostly in the normal direction, was limited to "free areas" of the deformed matrix between bands of new grains formed in the zones of localized strain in the initial stage of recrystallization.

PL

Wykorzystując techniki mikroskopii elektronowej i kalorymetrii badano mechanizmy formowania się struktury i tekstury rekrystalizacji w materiałach o bimodalnym rozkładzie wydzieleń innych faz na przykładzie stopu aluminium 6013. Stop zawiera zarówno duże (>1 um) jak i małe ("1 urn) wydzielenia. Podczas odkształcania formuje się laminarna struktura oraz strefy zlokalizowanego odkształcenia w otoczeniu dużych nieodkształcalnych wydzieleń. Na podstawie badań in situ, badań kalorymetrycznych połączonych z analizą map orientacji w TEM i SEM można stwierdzić, że rekrystalizacja może być przedstawiana jako kilka, częściowo nakładających się procesów przebiegających w dwóch etapach. W etapie początkowym obserwowano zarodkowanie stymulowane wydzieleniami i wzrost nowych ziarn w płaszczyźnie blachy. W konsekwencji nowe ziarna są silnie spłaszczone z krótszą osią równoległą do kierunku normalnego. W drugim etapie obserwowano migracje granic szerokokątowych w kierunku największego gradientu orientacji. Ruch granic był ograniczony do odkształconych obszarów matrycy pomiędzy pasmami nowych ziarn, powstałych w strefach zlokalizowanego odkształcenia w początkowym stadium rekrystalizacji.

14

Structure of 25KH15K hard magnetic alloy after severe plastic deformation by upsetting and torsion

Korneva A. V., Bieda M., Korznikova G., Sztwiertnia K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2006

|

Vol. 51, iss. 1

69-73

EN

The structural evolution of the hard magnetic alloy 25Kh15K of (α + γ) state, subjected to upsetting and subsequent torsion deformation at elevated temperatures, was studied mainly by means of the Orientation Mapping (OM) technique in the transmission and scanning electron microscope (TEM and SEM). Microscopic observations and measured orientation maps show, that the transformation of the coarse plate structure into the globular one occurred in all sample sections. However, the formation of sub-microcrystalline (SMC) layers took place only in the zones of the highest deformation, near the moving anvil. The thickness of SMC layer does not show correlation with deformation temperature. There are some parts of the δ phase as well. It is possible, that a part of the α phase has been transformed into the intermetallic sigma phase. The structure of of the highest deformation zone consisted of uniform grains of α, γ and δ phases, all sized 200-500 nm. Most of the grain and interphase boundaries were characterized by high disorientation angles.

PL

Zmiany struktury w twardym magnetycznie stopie 25Kh15K (α + γ), który został odkształcony przez spęczanie i następujace po nim skręcanie przy podwyższonej temperaturze, były badane w oparciu o techniki mapowania orientacji w transmisyjnym i skaningowym mikroskopie elektronowym. Obserwacje mikroskopowe oraz analiza zmierzonych map orientacji wskazuje, że transformacja pierwotnej grubo płytkowej struktury w strukture globularna nastepuje we wszystkich obszarach odkształcanej próbki. Struktura o submikronowym ziarnie tworzy się jednakże tylko w strefie największej deformacji w pobliżu ruchomego kowadła. Grubość warstwy o submikronowym ziarnie nie zależy w istotny sposób od temperatury odkształcenia. W warstwie tej obok cząstek faz α i γ obserwowano cząstki fazy δ. Jest mozliwe, ze część fazy α uległa transformacji do międzymetalicznej fazy δ. Struktura strefy największego odkształcenia jest złożona z równoosiowych ziarn o rozmiarach 200-500 nm wszystkich trzech faz. Większość granic międzyfazowych charakteryzują duże kąty dezorientacji.

15

Preparation of data from EBSD measurements for cellular automation modeling of annealing phenomena in hexagonal materials

Sawina G., Bozzolo N., Sztwiertnia K., Wagner F.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2006

|

Vol. 51, iss. 1

63-67

EN

Annealing is used to soften and restore plasticity to metallic materials, that were hardened in cold working processes, and to modify the final product structure. Together with plastic forming, it is a crucial element of all thermomechanical processing procedures. While the mechanisms of plastic forming have been rather well understood, the understanding of the annealing processes (as recrystallization or grain growth) and the possibilities of controlling them and introducing expected modifications in technological processes is still considerably limited. The phenomenology of the process and its energetic causes are known and were examined long ago. However, not all relevant physical mechanisms controlling nucleation and growth of grains are clear. The modeling of the annealing processes requires the input data in the form of a possibly complete quantitative microstructure description of a material, both in the state of deformation and of different stages of recrystallization and grain growth. Such description to be used in the model is based mainly on the data gathered from crystallographic orientation sets, obtained in systematic local measurements of a sample, that underwent a specific deformation and annealing process. Advanced data processing, consisting in removing errors and wild spikes, calculating of misorientation axes and angles, grain size characteristics etc., are crucial in the process of creating the simulation.

PL

Wyżarzanie wykorzystuje się by przywrócić plastyczność metali, które we wcześniejszej fazie zostały poddane procesowi walcowania na zimno oraz do modyfikacji struktury końcowego produktu. Wraz z metodami odkształcenia plastycznego jest elementem dominujacym we wszystkich termomechanicznych procesach technologicznych. Podczas, gdy mechanizm odkształcenia plastycznego został dość dobrze poznany i zrozumiany, wyżarzanie i możliwości jego kontrolowania do uzyskania zadanych modyfikacji w procesie technologicznym wciąż skrywają wiele niewyjaśnionych zagadnień. Fenomenologia procesu i jego energetyczne skutki są znane i były badane od dawna. Jednakże nadal brakuje jasnego fizycznego opisu mechanizmów kontrolujacego zarodkowanie i wzrost ziaren. Modelowanie wyżarzania wymaga danych wejściowych, które są jak najlepszym odwzorowaniem mikrostruktury w fazie deformacji jak i rekrystalizacji oraz wzrostu ziaren. Takie dane uzyskiwane są głównie z lokalnych pomiarów orientacji krystalograficznych. Dane te muszą być poddane zaawansowanym procedurom przetwarzania i analizy danych. Są one związane z usuwaniem błędów indeksacji, obliczaniem osi i kąta dezorientacji, charakterystyka statystyczna rozmiaru ziaren itp. Metody te są nieodzowne w procesie tworzenia modelu.

16

Multiscale texture and orientation relationship investigation in Al-CuAl2 eutectic alloy

Góral A., Jura J., Bouzy E., Sztwiertnia K., Morgiel J., Bonarski J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2006

|

Vol. 51, iss. 1

11-14

EN

The paper presents the analysis of the crystallographic texture of Al-CuAl2 eutectic alloy, carried out in some scales with the application of various measuring methods: in the macroscale – the X-ray diffraction; in the mesoscale – the scanning electron microscopy (SEM – FEG) and EBSD technique; in the microscale – the transmission electron microscopy. The applied measuring methods enabled to describe the microstructure of the examined alloy in the aspect of the occurrence of the preferred crystallographic orientations of the phases and the orientation relationship of phases on both sides of the interface.

PL

W pracy została przedstawiona analiza tekstury krystalograficznej stopu eutektycznego Al-CuAl2 wykonana w kilku umownych skalach przy zastosowaniu różnych metod pomiarowych: w skali „makro” – dyfrakcji rentgenowskiej; w skali „mezo” – skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM – FEG) i techniki EBSD; w skali „micro” – transmisyjnego mikroskopu elektronowego. Zastosowane metody pomiarowe umożliwiły opis mikrostruktury badanego stopu w aspekcie występowania wyróżnionych orientacji krystalograficznych faz oraz związku orientacji faz po obu stronach powierzchni międzyfazowej.

17

Determination of crystallite orientations using TEM. Examples of measurements

Sztwiertnia K., Bieda M., Sawina G.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2006

|

Vol. 51, iss. 1

55-62

EN

Determination of topography of crystallite orientations becomes important technique of investigation of polycrystalline materials. Electron back- scattered diffraction (EBSD) in scanning electron microscopy (SEM) is already extensively used for creating orientations maps. Recently, transmission Kikuchi patterns (TKP) as well as convergent beam electron diffraction patterns (CBED) in transmission electron microscope (TEM) have been applied for creating such maps. The paper presents exemplary results of measurements of local crystallographic orientations in highly cold- rolled aluminium as well as in aluminium alloy 6013. For determination of crystallite orientations the software EP, developed by Morawiec, Funderberger, Bouzy and Lecomte [1–5], was used. The TKP and CBED patterns for EP were obtained by scanning of conventional photographic plates from TEM

PL

Wyznaczanie topografii orientacji krystalograficznych stało się ważną techniką badania materiałów polikrystalicznych. Do tworzenia map orientacji wykorzystuje się powszechnie technikę wykorzystującą dyfrakcje elektronów wstecznie rozproszonych (EBSD) w skaningowych mikroskopach elektronowych. Ostatnio do tworzenia tego typu map zastosowano obrazy dyfrakcyjne Kikuchiego (TKP) oraz obrazy dyfrakcyjne uzyskane przy użyciu wiązki zbieżnej (CBED) w transmisyjnym mikroskopie elektronowym (TEM). W pracy przedstawiono przykładowo wyniki pomiaru lokalnych orientacji krystalograficznych w walcowanych na zimno do wysokich stopni zgniotu czystym aluminium i stopie aluminium 6013. Dla określenia orientacji krystalitów wykorzystano program opracowany przez Morawca, Funderberger‘a, Bouzy‘iego i Lecomte‘a [1–5]. Obrazy TKP lub CBED dla EP ze zdefiniowanych miejsc próbki zostały otrzymane przez skanowanie konwencjonalnych klisz fotograficznych z TEM.

18

Deformation Zones and their Behaviour during Annealing in 6013 Aluminium Alloy

Sztwiertnia K., Morgiel J., Bouzy E.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2005

|

Vol. 50, iss. 1

119-130

EN

The microstructure of cold rolled 6013 aluminum alloy is strongly inhomogeneous; in the laminar matrix are dispersed large (> 1ąm) particles of the second phase with zones of localized strain around. The local crystallographic orientation distributions in such regions, determined by measurement of crystallographic orientations in TEM, dier significantly from the global deformation texture. In general, strong dispersed orientations in the zones tends to group in the areas of deformation components after rotation about transverse (TD) or/and normal direction (ND). From the combined calorimetric-microscopic investigations and local orientation measurements (FEGSEM/EBSD) it follows that recrystallization can be considered as a few, partly overlapping processes proceeding in two steps. In the first step, particle stimulated nucleation (PSN) and some enlargement of new grains in the directions of low orientation gradient (mainly in the sheet plane) occur. In consequence the new grains have often a platelike habit with shorter axis parallel to ND. The orientations of the PSN grains are lying among those measured at deformed stage around large particles. In the second step the growth of new grains in the direction of high orientation gradient (here in the ND) is observed; this growth is limited by the distances between large particles along ND.

PL

Mikrostruktura walcowanego na zimno stopu aluminium 6013 jest silnie niejednorodna; w laminarnej matrycy sa rozproszone duże (> 11um) wydzielenia innych faz otoczone strefami zlokalizowanego odkształcenia. Otrzymane w TEM rozkłady lokalnych orientacji krystalograficznych w strefach róznią się istotnie od globalnej tekstury odkształcenia. Silnie rozproszone orientacje mają tendencje do grupowania się w obszarach składowych deformacji po obrocie wokół kierunku poprzecznego (KP) i/lub normalnego (KN). Z badań kalorymetryczno-mikroskopowych oraz pomiarów lokalnych orientacji (FEGSEM/EBSD) wynika, że rekrystalizacja jest superpozycja szeregu lokalnych procesów zachodzacych w dwóch etapach. W etapie pierwszym zachodzi zarodkowanie stymulowane wydzieleniami drugiej fazy, a następnie powiększanie się nowych ziarn w kierunkach niskich gradientów orientacji (głównie w płaszczyznie blachy). W konsekwencji nowe ziarna mają postać płytek z krótszą osią równoległą do kierunku normalnego. Orientacje nowych ziarn leżą w obszarach orientacji mierzonych w strefach zlokalizowanego odkształcenia wokół wydzieleń. W drugim etapie rekrystalizacji zachodzi wzrost nowych ziarn w kierunkach dużych gradientów orientacji (w KN); wzrost ten jest ograniczony przez odległosci między dużymi wydzieleniami wzdłuz KN.

19

Analysis of the preferred crystallographic orientations in Al-CuAl2 eutectic alloy obtained by directional crystallization

Góral A., Jura J., Sztwiertnia K., Litawa G.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2005

|

Vol. 50, iss. 2

341-347

EN

The microstructure of directionally solidified eutectic Al-CuAl2 alloy has been analysed by optical microscopy and electron microscopy. The microstructure of this alloy consists of parallel arrangement of alternating lamellae of Al and CuAl2. The orientation microscopy has been applied to determine the crystallographic orientations and the orientation relationship of phases.

PL

Mikrostruktura stopu eutektycznego Al-CuAl2, uzyskanego w procesie kierunkowej krystalizacji, analizowana była przy wykorzystaniu mikroskopu optycznego oraz elektronowego. Charakteryzuje ją układ równoległych naprzemiennych płytek faz (Al) i CuAl2. Zastosowanie mikroskopii orientacji umożliwiło określenie orientacji krystalograficznych oraz wzajemnej relacji orientacji faz.

20

Zjawisko żebrowania w stalach odpornych na korozję o strukturze ferrytycznej

Rostek T., Sztwiertnia K., Pospiech J., Bołd T.

Archiwum Nauki o Materiałach

|

2002

|

T. 23, nr 4

283-299

PL

Na podstawie prac własnych oraz danych z literatury dokonano syntetycznego opisu zjawiska żebrowania w ferrytycznych stalach chromowych odpornych na korozję. Badania wykazały pewne prawidłowości w strukturze i teksturze materiału mogące mieć wpływ na zjawisko żebrowania. W mikroteksturze materiału wyodrębniono dwa elementy o odmiennej anizotropii plastycznej; pasma orientacji {001}<110> oraz osnowę, w której przeważają obszary o orientacjach {112}<110>, {111}<112> i {111}<134>. Zwrócono również uwagę na segregację pierwiastków stopowych i jej związek z występowaniem niejednorodności oraz podatnością na korozję blach ze stali ferrytycznej. Zaproponowano zmiany w tradycyjnej technologii produkcji blach w celu minimalizacji niekorzystnego zjawiska żebrowania.

EN

Based on the authors' own investigations, as well as on observations of other authors, synthetic description of ridging phenomenon occuring in ferritic stainless steel was made. Investigations show some regularities in structure and texture having influence on the ridging phenomenon. The material is composed of two macro-elements of different plastic anisotropy: the bands described by the texture component {001}<110> and the matrix described by the components {112}<110>, {111}<112> and {111}<134>. The segregation of the alloy elements may play an important role in the formation of these inhomogeneities and in the corrosion of sheets. The proposed changes in the traditional technological processing of sheets obtained from this steel type are to limit the occurrence of the ridging effect.