Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Hot Deformation Activation Energy of Metallic Materials Influenced by Strain Value

Schindler I., Opěla P., Kawulok P., Sauer M., Rusz S., Kuc D., Rodak K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2021

|

Vol. 66, iss. 1

223--228

EN

Suitable and complete sets of stress-strain curves significantly affected by dynamic recrystallization were analyzed for 11 different iron, copper, magnesium, titanium or nickel based alloys. Using the same methodology, apparent hot deformation activation energy Qp and Qss values were calculated for each alloy based on peak stress and steady-state stress values. Linear dependence between quantities Qp and Qss was found, while Qp values are on average only about 6% higher. This should not be essential in predicting true stress of a specific material depending on the temperature-compensated strain rate and strain.

2

Dual rolls equal channel extrusion as unconventional SPD process of the ultralow-carbon steel: finite element simulation, experimental investigations and microstructural analysis

Jabłońska M. B., Kowalczyk K., Tkocz M., Bulzak T., Bednarczyk I., Rusz S.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2021

|

Vol. 21, no. 1

424--434

EN

The paper presents results of FEM modelling as well as properties and microstructure of the ultralow-carbon ferritic steel after the unconventional SPD process—DRECE (dual rolls equal channel extrusion). Based on the conducted numerical simulation information about the deformation behaviour of a steel strip during the DRECE process was obtained. The simulation results were experimentally verified. The influence of DRECE process on hardness distribution, fracture behaviour and microstructure evolution of the investigated steel was analysed. The increase of steel strength properties after subsequent deformation passes was confirmed. The microstructural investigations revealed that the processed strips exhibit the dislocation cell microstructure and subgrains with mostly low-angle grain boundaries. The grains after processing had relatively high dislocation density and intense microband formation was observed. It was also proved that this unconventional SPD method fosters high grain refinement.

3

Study of Hot Deformation Behavior of CuFe2 Alloy

Schindler I., Sauer M., Kawulok P., Rodak K., Hadasik E., Jabłońska M. Barbara, Rusz S., Ševčák V.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2019

|

Vol. 64, iss. 2

701--706

EN

Nil strength temperature of 1062°C and nil ductility temperature of 1040°C were experimentally set for CuFe2 alloy. The highest formability at approx. 1020°C is unusable due to massive grain coarsening. The local minimum of ductility around the temperature 910°C is probably due to minor formation of γ-iron. In the forming temperatures interval 650-950°C and strain rate 0.1-10 s-1 the flow stress curves were obtained and after their analysis hot deformation activation energy of 380 kJ·mol-1 was achieved. Peak stress and corresponding peak strain values were mathematically described with good accuracy by equations depending on Zener-Hollomon parameter.

4

Microstructure, grain refinement and hardness of Al–3%Mg aluminium alloy processed by ECAP with helical die

Snopiński Przemysław, Tański T., Matus K., Rusz S.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2019

|

Vol. 19, no. 2

287--296

EN

In the present research, commercial Al–3%Mg aluminium alloy was subjected to the ECAP processing using a modified die with a helical 30° exit channel. The changes in microstructure were characterized by light microscopy, electron backscatter diffraction (EBSD) and TEM. Mechanical properties were compared based on hardness measurement. It is also shown that such modification of ECAP die enhances grain refinement due to the vortex-like flow of metal during subsequent deformations. The results of the metallographic study showed that microstructure is refined due to the interactions and intersections of the deformation bands. The mechanical properties examinations display a significant improvement after the first ECAP pass and less significant increase with subsequent passes.

5

Transformation Diagrams of Selected Steel Grades with Consideration of Deformation Effect

Kawulok R., Schindler I., Mizera J., Kawulok P., Rusz S., Opěla P., Podolínský P., Čmiel K. M., Mališ M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2018

|

Vol. 63, iss. 1

55--60

EN

The aim of this article was to assess the effect of previous plastic deformation on the transformation kinetics of selected steels with a wide range of chemical composition. Transformation (CCT and DCCT) diagrams were constructed on the basis of dilatometric tests on the plastometer Gleeble 3800 and metallographic analyses supplemented by measurements of HV hardness. Effect of previous deformation on transformation was evaluated of the critical rate of formation of the individual structural components (ferrite, pearlite and bainite) in the case of formation of martensite respect to Ms temperature. Previous plastic deformation accelerated especially diffuse transformations (ferrite and pearlite), temperature of Ms was lower after previous plastic deformation and bainitic transformation was highly dependent on the chemical composition of steel.

6

The Influence of a Cooling Rate on the Evolution of Microstructure and Hardness of the Steel 27MnCrB5

Kawulok P., Schindler I., Mizera J., Kawulok R., Rusz S., Opěla P., Olszar M., Čmiel K. M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2018

|

Vol. 63, iss. 2

907--914

EN

The aim of the performed experiments was to determine the influence of a cooling rate on the evolution of microstructure and hardness of the steel 27MnCrB5. By using dilatometric tests performed on the plastometer Gleeble 3800 and by using mathematical modelling in the software QTSteel a continuous cooling transformation diagram for a heating temperature of 850°C was constructed. Conformity of diagrams constructed for both methods is relatively good, except for the position and shape of the ferrite nose. The values of hardness, temperatures of phase transformations and the volume fractions of structural phases upon cooling from the temperature of 850°C at the rate from 0.16°C · s-1 to 37.2°C · s-1 were determined. Mathematically predicted proportion of martensite with real data was of relatively solid conformity, but the hardness values evaluated by mathematical modelling was always higher.

7

Study of the Effect of Deformation on Transformation Diagrams of Two Low-Alloy Manganese-Chromium Steels

Kawulok R., Kawulok P., Schindler I., Opěla P., Rusz S., Ševčák V., Solowski Z.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2018

|

Vol. 63, iss. 4

1735--1741

EN

The work deal with an assembling and comparing of transformation diagrams of two low-alloy steels, specifically 16MnCrS5 and 20MnCrS5. In this work, diagrams of the type of CCT and DCCT of both steels were assembled. Transformation diagrams were assembled on the basis of dilatometric tests realized on the plastometer Gleeble 3800, of metallographic analyses and of hardness measurements. In addition, for comparison, the transformation diagrams were assembled even with use of the QTSteel 3.2 software. Uniform austenitization temperature of 850°C was chosen in case of both steels and even both types of diagrams. In case of both steels, an influence of deformation led to expected acceleration of phase transformations controlled by diffusion and also of bainite transformation. In both cases, the kinetics of martensitic transformation was not significantly affected by deformation.

8

Microstructure and Texture Changes of MgLiAl Alloys Composed of α or α + β Phases after Twist Channel Angular Pressing TCAP

Dutkiewicz J., Rusz S., Kuc D., Hilser O., Bobrowski P., Kania B.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2018

|

Vol. 63, iss. 4

1827--1835

EN

Two MgLiAl alloys of composition 4.5% Li and 1.5% Al (in wt.%) composed of α phase and of 9% Li, 1.5% Al composed of α (hcp) + β (bcc) phases were subjected to twist channel angular pressing (TCAP) deformation. Such deformation of α + β alloys caused less effective grain refinement than that of single α phase alloy. However, with increasing number of passes, grain size of single α phase alloy increased and that of β phase in two phase α + β alloy also grew, which suggested the effect of dynamic recrystallization. TEM studies allowed identifying particles of Li2MgAl phase of size of few μm. {001}<100> texture was observed in extruded alloy. Texture studies of extruded and TCAPed single phase hcp alloy indicated texture with {1010} plane perpendicular to the extrusion direction and {0002} plane parallel to the extrusion direction. Duplex α + β alloys showed poor texture development.

9

Influence of the DRECE Process of Severe Plastic Deformation on the Mechanical Properties of the Ultra-Low Carbon Interstitial Free Steel

Kowalczyk K., Jabłońska M., Rusz S., Bednarczyk I.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2018

|

Vol. 63, iss. 4

2095--2100

EN

This research paper shows the influence of a repeated SPD (Severe Plastic Deformation) plastic forming with the DRECE technique (Dual Rolls Equal Channel Extrusion) on hardening of low carbon IF steel. The influence of number of passes through the device on change of mechanical properties, such as tensile strength TS and yield stress YS, of tested steel was tested. The developed method is based on equal channel extrusion with dual rolls and uses a repeated plastic forming to refinement of structure and improve mechanical properties of metal bands [1-2]. For the tested steel the increase of strength properties after the DRECE process was confirmed after the first pass in relation to the initial material. The biggest strain hardening is observed after the fourth pass.

10

Influence of Recrystallization Annealing on the Properties and Structure of Low-Carbon Ferritic Steel IF

Kowalczyk K., Jabłońska M., Rusz S., Junak G.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2018

|

Vol. 63, iss. 4

1957--1961

EN

This paper shows results of researches of a structure and mechanical properties of metal sheets of IF steels subjected to recrystallization annealing. The annealing was held in the scope of the temperature of 600-900°C over 25 min time. The impact of heat treatment on changes of properties and structure of the researches steel has been analysed. During annealing typical processes of rebuilding of the structure deformed as a result of cold deformation in the form of forming new recrystallized grains and their growth were observed. As the temperature of annealing increases the hardness of the material gradually decreases.

11

Microstructure and Properties of Selected Magnesium-Aluminum Alloys Prepared for SPD Processing Technology

Cizek L., Rusz S., Hilser O., Śliwa R., Kuc D., Tański T., Tkocz M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 4

2365--2370

EN

A growing interest in wrought magnesium alloys has been noticed recently, mainly due to development of various SPD (severe plastic deformation) methods that enable significant refinement of the microstructure and – as a result – improvement of various functional properties of products. However, forming as-cast magnesium alloys with the increased aluminum content at room temperature is almost impossible. Therefore, application of heat treatment before forming or forming at elevated temperature is recommended for these alloys. The paper presents the influence of selected heat treatment conditions on the microstructure and the mechanical properties of the as-cast AZ91 alloy. Deformation behaviour of the as-cast AZ61 alloy at elevated temperatures was analysed as well. The microstructure analysis was performed by means of both light microscopy and SEM. The latter one was used also for fracture analysis. Moreover, the effect of chemical composition modification by lithium addition on the microstructure of the AZ31-based alloy is presented. The test results can be helpful in preparation of the magnesium-aluminum alloys for further processing by means of SPD methods.

12

Wpływ geometrii narzędzia na rozdrobnienie ziarna stopu CuZn37 w procesie powtarzalnej obróbki plastycznej

Rusz S., Salajka M., Hilser O., Dutkiewicz J., Boruta J., Švec J.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2016

|

T. 27, nr 4

301--314

EN

Development of technologies for the production of very fine-grained materials is currently very intensively accelerated. On VSB -Technical University of Ostrava developed a method that uses the principle of severe plastic deformation to refine the structure and enhance mechanical properties of sheet metal strips. The greatest importance in practice represents an increase in proof stress and tensile stress of sheet metal strips. Dual Rolls Equal Channel Extrusion (DRECE) method is a newly developed method. Severe plastic deformation results in a high degree of the material reformation. The method can be used to produce metallic materials with a very fine grain structure (hereinafter referred to as ultrafine grain structure). The forming process is based on extrusion technology with zero removal of the sheet strip thickness with the ultimate aim of achieving a high degree of deformation in the formed material, resulting in a significant improvement of mechanical properties in the input material. The paper analyses the effects of the values of angles of the newly developed forming tools on the achievement of mechanical properties in selected materials Cu and brass in the SPD process. The following types materials were verified experimentally – strip sheet with dimensions 58 (width) x 2 (thickness) x 1000 (length) mm. The paper also evaluates the influence of severe plastic deformation (SPD) on strengthening these materials at different values of the angle in the forming tool. The influence of new geometries of forming tools for improving mechanical properties has been unequivocally demonstrated.

PL

Rozwój technologii produkcji materiałów ultra drobnoziarnistych jest obecnie bardzo intensywnie przyspieszany. Na VŠB – Uniwersytecie Technicznym w Ostravie opracowano metodę, która wykorzystuje zasadę powtarzalnej obróbki plastycznej w celu rozdrobnienia struktury i poprawy właściwości mechanicznych taśm blachy metalowej. Największe praktyczne znaczenie ma wzrost umownej granicy plastyczności oraz granicy wytrzymałości taśm blachy metalowej. Nowo opracowaną metodę stanowi wyciskanie równokanałowe podwójnymi rolkami (DRECE). Powtarzalna obróbka plastyczna (SPD) skutkuje wysokim stopniem przetworzenia materiału. Metodę tę można stosować do produkcji materiałów metalicznych o bardzo drobnoziarnistej strukturze (dalej zwanej strukturą ultradrobnoziarnistą). Proces kształtowania jest oparty na technologii wyciskania z zerową redukcją grubości taśmy blachy z końcowym celem osiągnięcia wysokiego stopnia odkształcenia w formowanym materiale, co skutkuje znaczną poprawą własności mechanicznych materiału wejściowego. W niniejszym artykule przeanalizowano wpływ wartości kątów nowo opracowanych narzędzi kształtujących na osiągnięcie własności mechanicznych w wybranym materiale, mianowicie mosiądzu, w procesie SPD. Sprawdzono doświadczalnie następujące rodzaje materiałów: taśma blachy o wymiarach: 58 mm (szerokość) x 1000 mm (długość) x 2 mm (grubość). W pracy oceniono również wpływ powtarzalnej obróbki plastycznej (SPD) na umocnienie tych materiałów przy różnych wartościach kąta narzędzia kształtującego. Wykazano jednoznacznie wpływ nowych geometrii narzędzi kształtujących na poprawę własności mechanicznych.

13

Walcowanie wysokotemperaturowe taśm ze stopu na osnowie fazy międzymetalicznej Ni3Al

Jóźwik P., Polkowski W., Rusz S., Schindler I., Mikuszewski T., Bojar Z.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2016

|

Vol. 83, nr 9

401--405

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań efektów walcowania wysokotemperaturowego taśm ze stopu na osnowie fazy międzymetalicznej Ni3Al z dodatkami stopowymi cyrkonu i boru. Proces odkształcania plastycznego realizowano w dwóch etapach, w temperaturze 1000 i 1100OC z prędkością obwodową walców roboczych 4, 10 i 15 m/min. Efekty przebudowy struktury obserwowano przy użyciu skaningowej mikroskopii elektronowej sprzężonej z układem do analizy dyfrakcji elektronów wstecznie rozporoszonych (EBSD), a także wykonano pomiary twardości. Stwierdzono przebudowę struktury taśm na drodze rekrystalizacji dynamicznej, której udział rósł wraz ze wzrostem prędkości i temperatury walcowania. Najsilniejsze efekty dynamicznej odbudowy struktury (powyżej 50% objętości taśm z parametrem GOS < 2O) obserwowano po drugim etapie walcowania wysokotemperaturowego realizowanego w temperaturze 1100OC z prędkością 15 m/min.

EN

The results of high temperature rolling of Ni3Al-based strips with zirconium and boron addition are shown in the paper. The deformation process was realized by two step rolling at temperature 1000 and 1100OC, with a speed: 4, 10 or 15m/min. The effects of Ni3Al strips structure rebuilding were observed by using a scanning electron microscopy coupled with an electron backscatter diffraction system (EBSD) and a hardness tests were done. The effects of growing up participation of recrystallization with rising a temperature and speed rolling were obtained. The largest effects of dynamic processes of structure recovery (approx. 50% of alloy volume with GOS < 2O) was observed after the second stage of the high temperature rolling conducted at the temperature of 1100°C with the speed of 15 m/min.

14

Structure and properties of AlMg alloy after combination of ECAP and post-ECAP ageing

Tański T., Snopiński P., Pakieła W., Borek W., Prusik K., Rusz S.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2016

|

Vol. 16, no. 3

325--334

EN

Equal channel angular pressing technique (ECAP) was used before and after solution heat treatment to obtain grain refinement and strengthening of commercial Al–Mg casting alloys. The experiments were performed to investigate the strengthening effect of the alloy after various post-ECAP ageing treatments. The alloys were severely deformed at room temperature following route Bc and die channel angle of 120°. It was found that heat treatment before and after ECAP significantly affect and improves mechanical properties of aluminium alloys. It was also proven that the severe plastic deformation causes grain refinement which directly influence on properties of AlMg alloys. An increase of strength and ductility was achieved by appropriate selection of post-ECAP ageing. It is also proven that the good strengthening effect is also achieved at temperatures lower than those usually used for ageing. Based on the findings above, the tensile properties and hardness of Al–Mg alloys are discussed.

15

Possibilities of Application Methods Drece in Forming of Non-Ferrous Metals

Rusz S., Kłyszewski A., Salajka M., Hilser O., Cizek L., Klos M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 4

3011--3016

EN

Device “DRECE - Dual Rolls Equal Channel Extrusion” is used for production of metallic materials with very fine grain size (UFG). During the actual forming process the principle of severe plastic deformation is used. Metallic strip with dimensions 57×2×1000 mm is inserted into the device. During the forming process the main cylinder in synergy with the pressure roller extrude the material through the forming tool without any change of cross section of the strip. In this way a significant refinement of grain is achieved by severe plastic deformation. This method is used for various types of metallic materials, non-ferrous metals and their alloys. The DRECE device is also being verified from the viewpoint of achievement of a UFG structure in a blank of circular cross-section (wire) with diameter of ϕ 8 mm × 1000 mm.

PL

Urządzenie „DRECE - Dual Rolls Equal Channel Extrusion” znajduje swoje zastosowanie do wytwarzania metali o strukturze ultradrobnoziarnistej (UFG). W trakcie procesu wytwarzania stosuje się metodę wielokrotnej deformacji. W urządzeniu założona jest metalowa taśma o wymiarach 57×2×1000 mm. Podczas procesu formowania, główny cylinder we współdziałaniu z dociskowym wałkiem wytłaczającym odkształca materiał bez zmiany wymiaru przekroju poprzecznego taśmy. W ten sposób uzyskuje się znaczne rozdrobnienie ziarna przez wielokrotne odkształcenie plastyczne. Metoda ta jest wykorzystywana do różnego rodzaju materiałów metalowych, metali nieżelaznych i ich stopów. Urządzenie DRE CE jest również testowane pod kątem osiągnięcia struktury UFG w materiale o przekroju okrągłym (drut) o średnicy ϕ8 mm i długości 1000 mm.

16

Optimization of Laboratory Hot Rolling of Brittle Fe-40at.%Al-Zr-B Aluminide

Schindler I., Hadasik E., Kopeček J., Kawulok P., Fabík R., Opěla P., Rusz S., Kawulok R., Jabłońska M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 3A

1693--1701

EN

Use of the protective steel capsules enabled to manage the laboratory hot flat rolling of the extremely brittle as-cast aluminide Fe-40at.%Al-Zr-B with the total height reduction of almost 70 %. The hot rolling parameters were optimized to obtain the best combination of deformation temperature (from 1160°C up to 1240°C) and rolling speed (from 0.14 m·s−1 to 0.53 m·s−1). The resistance against cracking and refinement of the highly heterogeneous cast microstructure were the main criteria. Both experiments and mathematical simulations based on FEM demonstrated that it is not possible to exploit enhanced plasticity of the investigated alloy at low strain rates in the hot rolling process. The heat flux from the sample to the working rolls is so intensive at low rolling speed that even the protective capsule does not prevent massive appearance of the surface transverse cracking. The homogeneity and size of product’s grain was influenced significantly by temperature of deformation, whereas the effect of rolling speed was relatively negligible. The optimal forming parameters were found as rolling temperature 1200°C and the rolling speed 0.35 m·s-1. The effective technology of the iron aluminide Fe-40at.% Al-Zr-B preparation by simple processes of melting, casting and hot rolling was thus established and optimized.

PL

Zastosowanie ochronnych stalowych kapsuł pozwoliło na przeprowadzenie laboratoryjnego walcowania na gorąco pasm z niezwykle kruchego odlewanego aluminidku żelaza (stopu na osnowie fazy międzymetalicznej) Fe-40at.%Al-Zr-B, które umożliwiło redukcję wysokości o prawie 70%. Parametry walcowania na gorąco były dostosowywane celem uzyskania korzystnego zakresu temperatury odkształcenia (od 1160°C do 1240°C) oraz prędkości walcowania (od 0.14 m·s−1 do 0.53 m·s−1) dla otrzymania pasma bez pęknięć i rozdrobnienia silnie niejednorodnej mikrostruktury odlewu. Zarówno eksperymenty jak i matematyczne symulacje oparte na MES wykazały, że niemożliwe jest uzyskanie dobrej plastyczności badanego stopu przy niskich prędkościach odkształcenia podczas walcowania na gorąco. Strumień ciepła płynący z próbki na walce jest tak intensywny przy małej prędkości walcowania, że nawet kapsuła ochronna nie zapobiega pojawieniu się powierzchniowych pęknięć poprzecznych. Jednorodność i rozmiar ziarn w materiale silnie zależy od temperatury odkształcenia, podczas gdy wpływ prędkości walcowania jest relatywnie niewielki. Optymalne parametry kształtowania stopu to: temperatura 1200°C oraz prędkość walcowania 0.35 m·s−1. Skuteczna technologia przygotowania aluminidku żelaza Fe-40at.%Al-Zr-B w prostym procesie topienia, odlewania i walcowania na gorąco została w ten sposób ustalona i zoptymalizowana.

17

Rozdrobnienie ziarna stopu AlMn1Cu przez duże odkształcenie plastyczne (SPD)

Rusz S., Čížek L., Dutkiewicz J., Tylšar S., Salajka M., Divin V., Kedroň J., Klos M.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2014

|

T. 25, nr 2

87--98

PL

Duże odkształcenie plastyczne SPD to technika stosowana w produkcji materiałów o ultradrobnej strukturze (UFG), oparta o intensywne rozdrobnienie ziarna. Dla procesu tego bezwzględnie najważniejsza jest sprawność. Najbardziej znanymi technologiami, które są aktualnie najintensywniej rozwijane są: ECAP, C2S2, CONFORM, HPT, CCDC, ARB oraz CGP. W opracowaniu dokonano analizy technologii ECAP, gdzie istotna poprawa sprawności procesu osiągana jest przez zmianę technologii narzędzia, a przez to zmianę ścieżki deformacji, co znacznie przybliża wizję wdrożenia tej technologii do przemysłu. Wpływ zmiany geometrii wkładki narzędzi ECAP na osiągnięcie wysokiego stopnia odkształcenia, z czym wiąże się wzrost sprawności procesu (tzn. osiągnięcie wymaganej średniej wielkości ziarna przy mniejszej ilości przejść przez narzędzie formujące) przedstawiono na przykładzie stopu AlMn1Cu wyprodukowane przez firmę AL Invest Bridlicna a.s. Dokonano zarówno matematycznej symulacji, jak i fizycznego przeciśnięcia próbek przez narzędzie ECAP. Badanie zostało skoncentrowane na podwyższeniu twardości i średniej wielkości ziarna w klasycznej geometrii kanałów ECAP w porównaniu z narzędziem ECAP o zmodyfikowanej geometrii, gdzie kanał poziomy został odchylony o 20° względem osi „x”, oraz w porównaniu z geometrią, gdzie w kanale poziomym utworzona została linia śrubowa (elektroerozyjnie). Dodatkowo, dla poszczególnych rodzajów geometrii ECAP wykonana została analiza metalograficzna struktury z wykorzystaniem transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM) oraz przez pozyskanie obrazów dyfrakcyjnych w wybranych obszarach próbki (SAED). Sprawność nowego projektu została jednoznacznie potwierdzona.

EN

Severe plastic deformation is basic process used in technologies for production of ultra-fine grained materials (UFG), using the principle of high disintegration of grain. Efficiency of the given process is therefore of utmost importance. The best known technologies that are currently being intensively developed are the following ones: ECAP, C2S2, CONFORM, HPT, CCDC, ARB and CGP. The paper analyses the ECAP technology, where substantial enhancement of the process efficiency is achieved by change of tool geometry and therefore by change of deformation route, which significantly approaches implementation of this technology into industrial practice. Influence of change of geometry of the ECAP tool insert on achievement of high degree of deformation and thus on the increased efficiency of the process (i.e. achievement of the required mean grain size at significantly lower number of passes through the forming tool) has been demonstrated on the alloy AlMn1Cu manufactured by the company AL Invest Bridlicna a.s. Both mathematical simulation and practical extrusion of samples through the ECAP tool have been performed. Research was focused on the resulting magnitude of hardness and mean grain size in classical geometry of ECAP channels in comparison with modified geometry of the ECAP tool, where horizontal channel was deflected in respect to the axis “x“ by 20°, and in comparison with geometry, when helical line was created (by sparking) into part of horizontal channel. Moreover, metallographic analysis of structure realised on TEM and SAED was applied to individual types of ECAP channel geometry. Efficiency of new design has been confirmed unequivocally.

18

Wpływ temperatury i prędkości odkształcenia na mikrostrukturę stopu na osnowie fazy międzymetalicznej Ni3Al

Jóźwik P., Polkowski W., Schindler I., Rusz S., Kawulok P., Krawczyk K., Bojar Z.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2014

|

Vol. 81, nr 8

549--551

PL

W pracy przedstawiono analizę wpływu temperatury i prędkości walcowania na gorąco na ewolucję mikrostruktury wcześniej uplastycznionego, drobnoziarnistego stopu na osnowie fazy międzymetalicznej Ni3Al z dodatkami stopowymi cyrkonu i boru. W efekcie przeprowadzonej obróbki plastycznej na gorąco stwierdzono istotny przyrost umocnienia, względem materiału wyjściowego. Analiza EBSD wykazała lokalną przebudowę struktury materiału na drodze rekrystalizacji dynamicznej w temperaturze 1280OC i przy prędkości odkształcania 17 m/min.

EN

Temperature and deformation strain rate structure changes in hot-rolled, fine-grained Ni3Al-based intermetallic alloy with zyrconium and boron addition were analyzed in the paper. The conducted hot-working leads to significant increase of hardening level than for material in “initial” stage. The EBSD analysis shows structure change by dynamic recrystallization at temperature 1280OC and strain rate 17 m/min.

19

Ultrafine Grain Refinement of AlMn1Cu and AZ 31 Alloys by SPD Process

Rusz S., Cizek L., Salajka M., Tylsar S., Kedron J., Michenka V., Donic T., Hadasik E., Klos M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 1

359--364

EN

One of the ways to the more effective use of metallic materials is their processing by forming. At present in this the area the use of the process of severe plastic deformation (SPD process), leading to a refinement of the structure (materials with UFG structure) and thus to achievement of higher level of their utility value, is expanding. AlMn1Cu alloy is commercially produced aluminum alloy by the company Al Invest Bridlicna (the cast strip with a mild reduction by rolling up to 10% to the thickness of 10 and 15 mm, which has its uses especially in engineering. AZ31 alloy is commercially produced aluminum alloy after casting and extrusion at 400°C on final rod with 20 mm diameter. For experimental purposes from the belts of alloys the test samples of the underlying dimensions of 10x10 mm length 40 mm (geometry with channel deflection 20°) and 15x15 mm length 60 mm (geometry with helix matrix) in the direction of rolling were made. All three instruments are made of high tool steel - HOTVAR. For compare the influence of geometry ECAP tool on structure refining was used AlMn1Cu and AZ31 alloys were used three specially made tools ECAP, differing mainly in the construction design.

PL

Jednym ze sposobów bardziej efektywnego kształtowania plastycznego metali jest metoda dużych odkształceń plastycznych Aktualnie do tego celu wykorzystywany jest proces SPD. w wyniku którego osiąga się wysokie wartości odkształcenia materiału z ultra drobnoziarnistą strukturą. Prowadzi to do wzrostu właściwości wytrzymałościowych, przy nieznacznym obniże- niu plastyczności. W artykule przedstawiono wyniki badań dwóch stopów - stop aluminium AlMnlCu, który jest produkowany w formie blachy grubości 10 lub 15 mm z zastosowaniem w przemyśle maszynowym oraz stop magnezu AZ31. który po odlaniu jest wyciskany w temperaturze 400°C z pręta o średnicy 60 mm na średnicę 20 mm. Do eksperymentów użyto próbek o rozmiarach 10x10-40 mm z odchyleniem kanału narzędzia ECAP o 20° od kierunku poziomego oraz próbki o rozmiarach 15x15-60 mm z nową geometrią kanału narzędzia ECAP (część kanału w kształcie śruby) dla zwiększenia odkształcenia w poszczególnych przejściach próbki narzędziem ECAP. Uzyskane wyniki twardości oraz struktury, przy użyciu wyżej podanych geometrii narzędzia ECAP. były porównywane oddzielnie u obu stopów.

20

Application Examples for the Different Measurement Modes of Electrical Properties of the Solar Cells

Musztyfaga-Staszuk M., Dobrzański L.A., Rusz S., Staszuk M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 1

247--252

EN

The aim of the paper was to apply the newly developed instruments ‘Corescan’ and ‘Sherescan’ in order to measure the essential parameters of producing solar cells in comparison with the standard techniques. The standard technique named the Transmission Line Method (TLM) is one way to monitor contacting process to measure contact resistance locally between the substrate and metallization. Nowadays, contact resistance is measured over the whole photovoltaic cell using Corescanner instrument. The Sherescan device in comparison with standard devices gives a possibility to measure the sheet resistance of the emitter of silicon wafers and determine of both P/N recognition and metal resistance. The Screen Printing (SP) method is the most widely used contact formation technique for commercial silicon solar cells. The contact resistance of manufactured front metallization depends of both the paste composition and co-firing conditions. Screen printed front side metallization and next to co-fired in the infrared conveyor furnace was carried out at various temperature from 770°C to 920°C. The silver paste used in the present paper is commercial. The investigations were carried out on monocrystalline silicon wafers. The topography of co-fired in the infrared belt furnace front metallization was investigated using the atomic force microscope and scanning electron microscope (SEM). There were researched also cross sections of front contacts using SEM microscope. Front contacts of the solar cells were formed on non-textured silicon surface with coated antireflection layer. On one hand, based on electrical properties investigations using Sherescan instrument it was obtained the knowledge of the emitter sheet resistance across the surface of a wafer, what is essential in optimizing the emitter diffusion process. On the other hand, it was found using Corescan instrument that the higher temperature apparently results in a strongly decreased contact resistance.

PL

Celem pracy było zastosowanie niedawno opracowanych urządzeń. Corescan” i „Sherescan” do zmierzenia zasadniczych parametrów wytwarzanych ogniw słonecznych w porównani z standardowymi technikami. Standardowa technika nazywana metodą linii transmisyjnych TLM (ang. Transmission Line Method) jest jednym ze sposobów monitorowania procesu pomiaru rezystancji strefy połączenia elektrody z podłożem. Obecnie, rezystancja kontaktu ogniwa słonecznego jest mierzona przy użyciu urządzenia Corescan. Urządzenie Sherescan w porównaniu ze standardowymi urządzeniami daje możliwość pomiaru rezystancji powierzchniowej warstwy dyfuzyjnej emitera płytek krzemowych i rozpoznania typu przewodności P/N i rezystancji kontaktu. Obecnie większość krzemowych ogniw fotowoltaicznych produkowanych na skalę przemysłową wytwarza się z zastosowaniem metody sitodruku do nanoszenia przedniej i tylnej metalizacji. Rezystancja kontaktu wytworzonej przedniej metalizacji zależy zarówno od składu pasty i warunków wypalania. Elektrodę przednią nadrukowano metodą sitodruku, a na- stępnie wypalano w piecu taśmowym w zakresie temperatury od 770°C do 920°C. W niniejszej pracy zastosowano komercyjną pastę srebrną. Badania wykonano na płytkach krzemowych monokrystalicznych. Topografię powierzchni wypalanej w piecu taśmowym przedniej elektrody wykonano stosując mikroskop sił atomowych i skaningowy mikroskop elektronowy. Zbadano również przekroje poprzeczne przednich elektrod stosując skaningowy mikroskop elektronowy. Elektrody przednie ogniw słonecznych wytworzono na powierzchni krzemowej nieteksturowanej z naniesioną warstwą antyrefleksyjną. Na podstawie uzyskanych badań własności elektrycznych za pomocą urządzenia Sherescan stwierdzono, że w zakresie temperatury od 770°C do 920°C, rezystancja właściwa kontaktu mieści się w zakresie 0.43÷1,01 μ Ω/ i rezystancja warstwowa kontaktu mieści się w zakresie 0,28÷0.67 mΩ/ krzemowego ogniwa fotowoltaicznego. W wyniku badań własności elektrycznych wykonanych z wykorzystaniem urządz.enia Corescan uzyskano szczegółową mapę powierzchni oporu styku pomiędzy emiterem a warstwą metalizacji ogniw słonecznych.