Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

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

Li Anhai, Zhang Rufeng, Liu Jinyuan, Song Xuhao

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2023

|

Vol. 23, no. 1

art. no. e19, 2023

EN

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

2

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

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

Archives of Materials Science and Engineering

|

2022

|

Vol. 118, nr 1

5--28

EN

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

3

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

Uniwersał A., Wróbel A.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2018

|

R. 63, nr 12

14--18

PL

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

EN

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

4

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

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

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 3

2247--2252

EN

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

PL

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

5

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

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

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 4

3073--3076

EN

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

PL

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

6

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

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

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 4

2505--2512

EN

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

PL

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

7

Materials Stress Diagnostics by X-Ray and Acoustic Techniques

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

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 2

437--441

EN

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

PL

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

8

Geometryczny opis polikryształów w IMIM PAN

Morawiec A.

LAB Laboratoria, Aparatura, Badania

|

2013

|

R. 18, nr 6

12--15

9

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

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

Inżynieria Materiałowa

|

2011

|

Vol. 32, nr 4

662-664

PL

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

EN

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

10

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

Bonarski J., Pospiech J.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 3

565-568

EN

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

PL

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

11

Laws of substructure anisotropy of textured metal materials

Perlovich Y., Isaenkova M., Fasenko V.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 3

739-742

EN

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

PL

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

12

Modelowanie wpływu ewolucji tekstury krystalograficznej na rozwój anizotropii plastycznej i lokalizację odkształceń w blachach

Kowalczyk K., Gambin W.

Informatyka w Technologii Materiałów

|

2003

|

T. 3, Nr 1

1-6

PL

W pracy przytoczono wyniki obliczeń rozwoju tekstury krystalograficznej dla różnych procesów obróbki plastycznej. W obliczeniach zastosowano zaprezentowany model obliczeniowy dla agregatu ziaren. Wprowadzono powierzchnię plastyczności dla kryształów metali, która w sposób bezpośredni zależy od tekstury. Powierzchnia ta pozwoliła opisać wpływ rozwoju tekstury na ewolucję anizotropii plastycznej w blachach. W sposób jakościowy oceniono wpływ zmiany kształtu analizowanej powierzch związanej z rozwojem tekstury na zjawisko lokalizacji odkształceń w procesach formowania.

EN

Model of evolution of plastic anisotropy due to crystallographic texture development in metals subjected to large deformation processes is presented. Texture evolution for drawing, rolling and pure shear processes is simulated. With use of the introduced texture dependent yield surface for polycrystals influence of the texture on the plastic anisotropy and strain localization phenomena is analyzed. Drawability and stretchability of metal sheets is examined through the Lankford coefficient R and parameter P introduced by Barlat et al.

13

Monitorowanie zmian struktury obszarów przypowierzchniowych spowodowanych procesem tarcia

Bonarski J., Starczewski L.

Tribologia

|

2001

|

nr 3

421-428

PL

Dokonano analizy zmian tekstury krystalograficznej i stanu naprężeń własnych, generowanych procesem zmęczeniowym w obszarach przypowierzchniowych trących elementów maszyn. Badania wykonano na stalowych kołach zębatych, poddanych testom tribologicznym. Stwierdzono powstawanie pewnych orientacji krystalograficznych, których intensywność wzrastała wyraźnie w tej fazie procesu zmęczenia, w której było inicjowane zużycie testowanych elementów. Orientacje te mogą być wykorzystane jako wskaźnik stopnia zaawansowania procesu zmęczenia obciążonych powierzchni elementów konstrukcyjnych.

EN

The crystallographic texture and residual stresses of the near-surface areas of the cooperating surfaces have been analysed. It has been found that the development of the state of the residual stresses is closely correlated with the fatigue wear process. Development of a certain characteristic crystallographic orientations in the ferritic and austenitic phases were observed. The intensity of this components are correlated with the measured values of residual stresses and increase distinctly at this phase of the fatigue process at which the wear of the elements surface is initiated. This components are a sensitive structure parameters of the surface layer and they may be monitored symptoms of the advancement of the fatigue process.

14

Microstructure of pulsed laser deposited Ti, TiN and TiO thin layers.

Major B., Ebner R., Kusiński J., Wołczyński W., Morgiel J., Maziarz W.

Inżynieria Materiałowa

|

1998

|

R. XIX, nr 4

1057-1060

EN

Complex structural examinations were performed on thin layers of Ti, TiN and TiO obtained by means of pulsed laser deposition (PLD). Influence of deposition parameters on the film morphology was under examination. The received films revealed an uniform nanostructure. Appearance of a tetragonal Ti-phase was stated in the deposited Ti layers in argon atmosphere. The TiN-phase was formed independently of the nitrogen flow. By increasing concentration of oxygen in the chamber, transition of oxides from Ti2O via TiO to TiO2 was observed. TEM examination of cross-sections of Ti layers revealed a micro-collumnar structure as well as verified the existence of the tetragonal phase. The deposited TiO layer was characterized by a {001} texture.