Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Zjawisko gigantycznego overshoot’u w zbliźniaczonych monokryształach Cu-8.5% at. Al

Kopacz S., Szczerba M.S.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2013

|

R. 58, nr 11

785--788

PL

Artykuł przedstawia wyniki badań strukturalnych i mechanicznych oraz analizę działania głównego mechanizmu odkształcenia w zbliźniaczonych monokryształach stopowych Cu-8,5%at. Al dla położenia przestrzennego układu osnowa-bliźniak względem zewnętrznego obciążenia, w którym system poślizgu płaszczyzny K1 jest najwyżej naprężonym. Wyniki badań wskazują, że głównym mechanizmem deformacji operującym podczas procesu rozciągania, jest jednosystemowy poślizg zachodzący na wspólnej, niezmienniczej płaszczyźnie (K1) układu osnowa-bliźniak, zarówno w obszarach o orientacji sieci osnowy jak i bliźniaka. Wartość krytycznego naprężenia uplastyczniającego, jest równa τ = 98 MPa, natomiast maksymalna wartość naprężenia ścinającego zarejestrowana w operującym systemie deformacji wynosi τ = 196 MPa. Dodatkowo wykazano, że w momencie zapoczątkowania niejednorodnej deformacji poprzez tzw. „zarodkowanie szyjki”, dochodzi do transformacji głównego systemu deformacji, z poślizgu jednosystemowego zachodzącego na niezmienniczej płaszczyźnie (K1) układu osnowa-bliźniak, na poślizg zachodzący równocześnie na dwóch płaszczyznach niezmienniczych (K2) i (K2 B) analizowanego układu. Wartość naprężenia krytycznego koniecznego do rozpoczęcia deformacji niejednorodnej została określona na poziomie τ = 282 MPa, a wartość gigantycznego overshootu na ok. 18°.

EN

This paper presents the experimental results of structural and mechanical properties and analysis of the gigantic overshoot phenomenon occurring in the pre-twinned Cu-8.5%at. Al single crystals during tension. The experimental results indicate that the dominant mechanism of deformation is based on the slip, which occurs on the common invariant plane (K1) of the matrix-twin system, both in the matrix and the twin regions. The value of the critical resolved shear stress is equal to τ =98 MPa, whereas the ultimate shear stress “necking point” is equal to τ = 196 MPa. Additionally, there is a transformation of the main deformation mechanisms, from slip occurring on the first invariant plane (K1) to the slip on the second invariant planes, (K2) and (K2 T), of the matrix-twin system. The value of the critical stress which is necessary to beginning of the inhomogeneous deformation has been determined as τ = 282 MPa and the value of the gigantic overshoot was established on the level about 18°.

2

Mechanizm tworzenia się pasm ugięcia w monokryształach Ni2MnGa

Szczerba M. J., Szczerba M. S.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2011

|

R. 56, nr 11

645-649

PL

W niniejszym artykule przedstawiono mechanizm tworzenia się pasm ugięcia w ściskanych monokryształach Ni2MnGa o orientacji środka trójkąta stereograficznego. Przeprowadzone testy mechaniczne wykazały, że obszar sprężysty charakterystyki naprężenie-odkształcenie tego materiału jest zakłócony gwałtownym pojawieniem się niestabilności mechanicznej wywołaną lokalizacją odkształcenia w formie pasma ugięcia. Niestabilność ta prowadzi do zniszczenia próbki, której mogą towarzyszyć pasma ugięcia drugiego rzędu. W oparciu o wyniki pomiarów pojedynczych orientacji techniką dyfrakcji elektronów wstecznie rozproszonych (EBSD) oraz wykorzystując metodę macierzy korespondencji zaproponowano krystalograficzno-mechaniczny model tworzenia się pasm ugięcia pierwszego i drugiego rodzaju.

EN

In the present paper a mechanism of the kink bands formation in compressed single glide oriented Ni2MnGa single crystals is shown. The compression tests showed that the elastic part of the material stress-strain curve is interrupted by the entry of a heavy mechanical instability resulting from strain localization in a form of kink band. This instability leads to the sample failure which may be accompanied by the second order kink bands. On the basis of the measurements of local crystal orientation performed by means of the SEM-EBSD technique and by using the correspondence matrix method a mechanical crystallography model of the first and second order kink bands formation is proposed.

3

Efekt transformacji dominującego systemu poślizgu w rozciąganych monokryształach Cu-1,14% at. Al

Szczerba M. S., Pałka P., Wolski K.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2011

|

R. 56, nr 11

676-680

PL

Praca zawiera analizę transformacji dominującego systemu poślizgu (DSP) podczas rozciągania w temperaturze otoczenia monokryształów Cu-1,14%at.Al o orientacji osi rozciągania bliskiej [112]. W oparciu o wyznaczoną ewolucję macierzy gradientu deformacji oraz wartości ścięć prostych w ośmiu niezależnych systemach poślizgu, na krzywych rozciągania zidentyfikowano punkty transformacji DSP oraz korespondujące zmiany prędkości umocnienia dominujących systemów poślizgu. Uzyskane wyniki pokazują, iż utrata stateczności próby rozciągana badanych monokryształów Cu-Al następuje bezpośrednio po wtórnej transformacji DSP.

EN

The paper brings an analysis of the transformation of dominant slip system (DSS) during room temperature tensile test of Cu-1,14at.%Al single crystals with the tensile axis near [112] zone. On the basis of the determined evolution of deformation gradient matrix and the simple shear values of eight independent slip systems, the points of DSS transformation were detected on the stress-strain curve as well as corresponding changes in strain hardening of dominat slip systems were shown. The obtained results show that the tensile instability of the investigated Cu-Al single crystals stricly follows the secondary DSS transformation.

4

Badania mechaniczne zbliźniaczonych monokryształów Cu-8% at. Al w próbach rozciągania i ściskania

Kopacz S., Szczerba M. S.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2011

|

R. 56, nr 11

568-571

PL

Praca przedstawia wyniki badań anizotropii własności mechanicznych oraz efektu Bauschingera układu osnowa-bliźniak w odkształconych monokryształach Cu 8%at. Al. Na podstawie analizy wyników badań stwierdzono bardzo silny wpływ obecności układu osnowa-bliźniak na anizotropię granicy plastyczności i odkształcenia równomiernego oraz na efekt Bauschingera. Stosunek granic plastyczności na dwóch wybranych kierunkach pomiarowych może osiągać w próbie rozciągania wartość większą niż 1,5, a w próbie ściskania około 3. Natomiast stosunek granic plastyczności próby rozciągania do ściskania - parametr efektu Bauschingera - osiąga wartość 1,65.

EN

The experimental work shows the results of an anisotropy of the mechanical properties and the Bauschinger effect of the matrix-twin system in the twinned Cu 8%at. Al single crystals. On the basis of the performed analysis it was found, that the presence of the matrix-twin system has a very strong influence on the mechanical anisotropy of the yield stress and ultimate tensile strain as well as on the Bauschinger effect. The ratio of the yield stresses for two selected crystallographic directions may reach a value more than 1.5 and about 3 in the tensile and compression tests respectively. Whereas, a ratio of the yield stresses in the tensile and compression tests - a parameter of the Bauschinger effect - reaches a value equal to 1.65.

5

A note on the kink bands in compressed Ni2MnGa single crystals

Szczerba M. J., Major B., Szczerba M. S.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 3

280-283

EN

The work brings experimental results of structural and mechanical observations, as well as an analysis on deformation geometry of Ni2MnGa single crystals subjected to compression along the crystallographic direction near the [001] zone. It was found, that the Ni2MnGa single crystals of cubic structure are capable to accommodate locally at room temperature (see in [9]) and at elevated temperature (475 K), small plastic strains before they rapidly fracture at the strength level of about 1 GPa. It was shown, that the mechanism of accommodation consists of a successive nucleation and subsequent propagation of heavy localized kink bands with the magnitude of a characteristic strain even of the order of 10-1 and the mechanism is accompanied by the appearance on the stress-strain curve of strongly correlated mechanical instabilities. It was also found that the plane of a composition - matrix/kink band interface - is parallel to the {001) crystallographic plane with respect to the matrix lattice and it plays in a process of local crystal lattice rotations a real function of the forbidden plane of compression. Finally, on the basis of the X-ray measurements and those obtained by means of the EBSD technique used, a pertinent matrix of reindexation and gradient deformation matrix were derived in order to set up a full formal deformation geometry of the kink bands. It is also to emphasize, that the obtained experimental results suggest that the brittle-ductile transition observed in these alloys at elevated temperatures, may be strongly dependent on the temperature stability of the discussed mechanism of a local accommodation of small plastic strains.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań strukturalnych i mechanicznych oraz analizę geometrii deformacji monokryształów Ni2MnGa poddanych ściskaniu wzdłuż kierunku krystalograficznego w pobliżu strefy [001]. Zostało pokazane, że monokryształy Ni2MnGa o strukturze regularnej wykazują w temperaturze pokojowej (zob. [9]) oraz w temperaturze podwyższonej (475 K) zdolność do lokalnej akomodacji małych odkształceń plastycznych, które poprzedzają proces gwałtownego pękania przy naprężeniach około 1 GPa. W pracy stwierdzono, że mechanizm akomodacji polega na sukcesywnym zarodkowaniu i propagacji silnie zlokalizowanych pasm ugięcia z charakterystycznym odkształceniem o wartości nawet około 10-1 i towarzyszy mu pojawianie się na krzywej naprężenie-odkształcenie silnie skorelowanych niestabilności mechanicznych. Stwierdzono ponadto, że płaszczyzna kompozycji - granica osnowa/pasmo ugięcia - jest równoległa do płaszczyzny (001) sieci osnowy i pełni w procesie obrotu sieci krystalicznej materiału rzeczywistą funkcję zabronionej płaszczyzny ściskania. Na podstawie wyników badań rentgenowskich oraz uzyskanych za pomocą techniki EBSD sformułowano stosowne macierze reindeksacji oraz gradientu deformacji, które w pełni opisują geometrię deformacji pasm ugięcia. Należy również podkreślić, iż uzyskane wyniki badań sugerują iż krucho-plastyczne przejście w tych stopach może być związane z temperaturową stabilnością omawianego mechanizmu lokalnej akomodacji małych odkształceń plastycznych.

6

Katedra Materiałów Metalicznych i Nanoinżynierii : oferta zadań naukowo-badawczych

Szczerba M. S.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2009

|

R. 54, nr 5

291-292

7

Analiza własności mechanicznych układu osnowa-bliźniak w monokryształach Cu-8%at.Al

Szczerba M. S., Kopacz S.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2009

|

R. 54, nr 11

693-697

PL

W artykule przeprowadzono badania wpływu kierunku rozciągania na własności mechaniczne układu osnowa-bliźniak w monokryształach Cu-8%at.Al. Najpierw, podczas wstępnego rozciągania monokryształów Cu-8%at.Al o orientacji środka trójkąta podstawowego, wytworzono naturalny układ osnowa-bliźniak wykorzystując operowanie mechanizmu bliźniakowania w formie deformacji Ludersa. Następnie, z odkształconego kryształu pierwotnego wycięto próbki wtórne pod różnymi kątami, równolegle (||) i prostopadle (symbol), w stosunku do położenia granicy osnowa-bliźniak na jednej z jego płaszczyzn bocznych i przeprowadzono wtórną próbę rozciągania. W oparciu o uzyskane wyniki badań mechanicznych stwierdzono bardzo silną anizotropię granicy plastyczności [wzór] oraz odkształcenia równomiernego układu osnowa-bliźniak [wzór]. Przeprowadzone pomiary rentgenowskie oraz obserwacje przy pomocy techniki EBSD skaningowej mikroskopii elektronowej wyraźnie wskazują, iż efekt anomalnej anizotropii granicy plastyczności nie jest związany ze zjawiskiem umocnienia utajonego, ale raczej z wytrzymałością granicy osnowa bliźniak. Z kolei obserwowana anizotropia odkształcenia równomiernego związana jest z różnymi mechanizmami odkształcenia operującymi w zależności od położenia wtórnej osi rozciągania względem granicy układu osnowa-bliźniak.

EN

An investigation of the effect of the tensile direction on the mechanical properties of the matrix-twin system of the Cu-8at.%Al single crystals is reported. Firstly, due to operation of the deformation twinning mechanism in the form of Luders front a natural twin-matrix system has been created during the tensile deformation of the Cu-8at.%Al single crystals of the initial orientation from a center of the stereographic triangle. Than, the secondary samples were cut out from the primarily deformed single crystals at the different angles, parallel (||) and perpendicular( symbol) with respect to the position of the twin-matrix interface seen on the one of the lateral crystal surface and the secondary tensile test has been performed. A very strong anisotropy of the yield stress [formula] and the ultimate tensile strain [formula] on the secondary samples was found. On the basis of the x-ray and EBSD measurements it was established that the anomalous anisotropy of the twin-matrix system is rather associated with the strengthening of the twin-matrix interface than the effect of the latent hardening itself. Whereas, the ultimate tensile strain anisotropy is connected with the different mechanisms of plastic deformation controlled by the different crystallographic orientation of the secondary tensile axis.

8

The influence of high temperature plastic deformation on magnetic properties of Ni2MnGa type single crystals

Szczerba M. J., Przewoźnik J., Żukrowski J., Kapusta Cz., Szczerba M. S., Major B.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2009

|

Vol. 54, iss. 2

439-447

EN

The work presents experimental results on the influence of high temperature plastic deformation on the magnetic properties of Ni2MnGa type single crystals. It has been shown that room temperature plasticity of the Ni2MnGa single crystals is limited to very small strains (lower than 10-2), whereas at 1073K these single crystals could be plastically compressed to strains greater than 5x10-1. Magnetic properties of deformed and undeformed samples have been studied in low and high magnetic field. The analysis of the obtained magnetic hysteresis at different temperatures indicate a significant impact of the plastic deformation on the coercive field and the remanent magnetization (an increase by a factor of 3) and a lack of the effect on the saturation magnetization.

PL

W pracy przedstawiono wyniki doświadczalne dotyczące wpływu wysokotemperaturowej deformacji plastycznej na własności magnetyczne monokryształów typu Ni2MnGa. Wykazano, iż plastyczność badanych monokryształów Ni2MnGa w temperaturze otoczenia jest ograniczona do bardzo małych odkształceń, nie większych niż 10-2, natomiast w 1073K badane monokryształy można ściskać do odkształceń wiekszych niż 5x10-1. Przeprowadzono badania własności magnetycznych w małym oraz w dużym polu na próbkach przed i po procesie wysokotemperaturowego ściskania. Analiza pętli histerezy magnetycznej uzyskanych przy różnych temperaturach wskazuje na istotny wpływ odkształcenia plastycznego na zwiększenie wartości pola koercji oraz namagnesowania resztkowego (około trzykrotne) i jego brak na wartość namagnesowania nasycenia.

9

Experimental studies of a change of dominat slip system in tensile Cu-6at.%Al single crystals

Szczerba M. S., Pałka P.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2009

|

Vol. 54, iss. 1

57-64

EN

The paper contains quantitative analysis of a change of dominant slip system in Cu-6%at.Al single crystals of the initial tensile orientation near the <112> crystallographic direction deformed at room temperature. It was proved that the dominant slip system changes three times during tension of the single crystals and each of the change is associated by a sudden decrease of work hardening rate and plastic strain localization. Measurements show that cumulative shear strain of the dominant slip system is about half of the order of a magnitude larger than for any other active secondary system. It was also proved that the change of the dominant slip takes place when hardening rate of the dominant system becomes equal to hardening rate of the system that takes over the domination.

PL

Praca zawiera ilosciową analizę zjawiska zmiany dominujacego systemu poślizgu w rozciąganych w temperaturze otoczenia monokryształach Cu-6%at.Al o orientacji początkowej bliskiej kierunkowi krystalograficznemu <112>. W pracy wykazano, że dominujacy system poślizgu zmienia sie trzykrotnie i każdej zmianie towarzyszy gwałtowny spadek prędkości umocnienia odkształceniowego kryształu oraz lokalizacja odkształcenia plastycznego. Przeprowadzone pomiary pokazują, że skumulowane odkształcenie ścinające w systemie dominujacym jest o około pół rzędu wielkości większe niż w każdym innym aktywnym systemie wtórnym. W pracy zostało również wykazane, że zmiana dominujacego systemu poślizgu ma miejsce wtedy, gdy prędkości umocnienia dotychczas dominującego systemu oraz systemu przejmującego dominacje są sobie równe.

10

An investigation of mechanical instability of Ni-Mn-Ga single crystals compressed at room temperature

Szczerba M. J., Żukrowski J., Szczerba M. S., Major B.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2008

|

Vol. 53, iss. 1

253-257

EN

In order to obtain some information of the room temperature deformability of Ni-Mn-Ga single crystals, known from the literature as those revealing very strong magnetic shape memory effect [ l], the uniaxial compression test of the single crystals of different crystallographic orientation and chemical composition was performed. In each case of the tested crystal it was found that: (1) — the elastic/super-elastic range of the stress-strain characteristics is always interrupted by the entry of heavy mechanical instability accompanied by strong and irreversible strain localization; (2) — the instability leads rather rapidly to the sample failure, which may or may not be preceded by the occurence of the second order mechanical instability — strain localization in the already localized zone of crystal deformation. The x-ray measurements and optical microscopy observations show that the tested crystals are of cubic symmetry and the structural mechanism of the instability may consist of the cooperative shear transformation events taking place on the {001} type plane. Further measurements obtained by means of the scanning electron microscope (EBSD method) show that the localized zone of crystal deformation is still of cubic symmetry and the crystallographic relationship between the zone of strain localization and the matrix can be described by a rotation of the crystal lattice around the <110> type direction, and the axis of rotation is as much as possible perpendicular to the compression axis. Moreover, it was established that the angle of rotation may be of several degrees and its exact value depends on the initial orientation of the compression axis and the magnitude of total crystal deformation. Finally, the crystallography of second order mechanical instability has been also established.

PL

W celu uzyskania informacji na temat odkształcalności w temperaturze otoczenia stopów Ni-Mn-Ga, wykazujących magnetyczną pamięć kształtu, wykonano próby ściskania monokryształów tych stopów, które posiadały różną orientację krystalograficzną osi ściskania oraz różny skład chemiczny. Przeprowadzone próby ściskania wykazaly że: (1) — w każdym przypadku obszar sprężysty charakterystyki naprężenie-odkształcenie monokryształów kończy się gwałtownyln pojawieniem się niestabilności mechanicznej, której towarzyszy silna lokalizacja odkształcenia; (2) — niestabilność ta szybko prowadzi do zniszczenia próbki, która może zostać poprzedzona niestabilnością mechaniczną drugiego rodzaju tj. zlokalizowanyin odkształceniem w paśmie pierwotnej lokalizacji odkształcenia. Pomiary rentgenowskie oraz obserwacje mikroskopii optycznej wykazały, że analizowane monokrysztaly Ni-Mn-Ga posiadają symetrie regularną oraz że aktywna płaszczyzna odksztalcenia plastycznego jest typu {001}. Dalsza analiza krystalograficzna uzyskana przy pomocy skaningowej mikroskopii elektronowej (metoda EBSD) pokazała, że obszar zlokalizowanego odkształcenia posiada również symetrię regularną. Relacje krystalograficzne pomiędzy osnową, a pasmem zlokalizowanego odkształcenia można opisać jako obrót sieci krystalicznej wokół kierunku <011>. Kierunek krystalograficzny osi obrotu jest zawsze ten z rodziny <011>, który jest najbardziej prostopadły do kierunku osi ściskania. Ponadto, w pracy zostało pokazane, że kąt obrotu może wynosić nawet kilkanaście stopni, a jego wartość jest zależna od orientacji początkowej osi ściskania oraz stopnia makroskopowej deformacji monokryształu. W końcu przeprowadzono również krystalograficzną analizę zaobserwowanej niestabilności mechanicznej drugiego rodzaju.

11

<100> burgers vector dislocations inherited by second overshoot FCC twinning

Szczerba M. S., Tokarski T., Perek M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2007

|

Vol. 52, iss. 2

193-201

EN

TEM observations of <100> Burgers vector dislocations in twinned copper-aluminum alloy single crystals are reported. It is found that network of cube dislocations result from a growing twin and conjugate slip interactions which originate at the end of the second overshoot of the tensile deformation of low stacking fault energy FCC crystals. It is also found that the dislocation network of the cube dislocations is usually accompanied with another network of extrinsic Frank dislocations resulting from a dissociation of cube dislocation segments attached to the twin shear plane. The experimental results obtained in this paper fully support those reported in the paper by Basinski et al. [1], which showed that the cube dislocations may also result from a growing twin and primary slip interactions associated with the first overshoot FCC twinning.

PL

W pracy przedstawione są obserwacje elektronomikroskopowe dyslokacji o wektorze Burgersa <100> w monokryształach miedź-aluminium, które uległy bliźniakowaniu. Pokazano, że sieć dyslokacji kubicznych powstaje w skutek interakcji między powstającym bliźniakiem a dyslokacjami poślizgu sprzężonego, która rozpoczyna się z końcem II overshootu podczas rozciągania kryształów RSC o niskiej energii błędu ułożenia. Wykazano również, że sieci dyslokacji kubicznych zwykle towarzyszy sieć dyslokacji Franka stowarzyszonych z zewnętrznymi błędami ułożenia, które powstają z dysocjacji segmentów dyslokacji kubicznych przytwierdzonych do płaszczyzny ścięcia bliźniaczego. Wyniki eksperymentalne otrzymane w pracy potwierdzają te przedstawione w pracy Basińskiego i in. [1], w której pokazano, że dyslokacje kubiczne moga również powstawać w wyniku interakcji między powstającym bliźniakiem a dyslokacjami poślizgu pierwotnego towarzyszącej zjawisku I overshootowi podczas bliźniakowania w kryształach o sieci RSC.

12

Twin-twin interactions in Cu-8AT.%Al single crystals deformed at 4.2K

Szczerba M. S., Piątkowski A., Pałka P., Perek M., Tokarski T.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2005

|

Vol. 50, iss. 3

635-646

EN

The 4.2 K plastic deformation mechanism of Cu-8at.% Al single crystals oriented for double glide in tension is analyzed. Special attention is paid to crystallographic and structural effects of the intersection of first order twins. On the basis of mechanical tests performed, x-ray measurements and electron microscopy observations it was found that the intersection of the first order twins leads to a formation of second order twins, and what is important to the appearance of some crystal regions of crystallographic orientation, which do not relate according to twin orientation neither to the matrix nor to the first order twins. The experimental evidence of formation of the additional crystallographic orientation regions and the second order twins confirm the theoretical predictions based on disclination modeling of twin-twin interactions [1], as well as, other experimental observations of mechanical twins intersections in polycrystalline austenitic steels [2]. The obtained results should contribute to better understanding of the mechanisms of deformation texture formation both in single crystals and polycrystalline fcc metals and alloys with low stacking fault energy. A suggestion is also put forward that crystallographic description of dislocations inherited by the second order twins should take into account the product of correspondence matrices [CI][CII] connected with the first and second order twins, respectively.

PL

W pracy poddano analizie mechanizm odkształcenia plastycznego monokryształów Cu-8% at. Al. rozciąganych w temperaturze 4.2 K wzdłuż orientacji faworyzujacej poślizg pdwójny. Szczególną uwagę zwrócono na krystalograficzne i strukturalne skutki procesu przecinania się bliźniaków pierwszego rzędu. Na podstawie przeprowadzonych badań mechanicznych, pomiarów dyfrakcji rentgenowskiej oraz obserwacji elektrono-mikroskopowych stwierdzono, iż przecinanie się bliźniaków pierwszego rzedu prowadzi do powstania w odkształcanym krysztale blizniaków rzędu drugiego oraz obszarów o orientacjach krystalograficznych, które nie pozostają w relacji bliźniaczej zarówno względem sieci osnowy jak i bliźniaków pierwszego rzędu. Uzyskane w pracy doświadczalne dowody powstawanie w miejscach przeciec bliźniaków pierwszego rzędu obszarów o “nowych” orientacjach krystalograficznych, oraz bliźniaków drugiego rzędu potwierdzają przewidywania teoretyczne oparte o modele dysklinacyjne [1], jak również inne obserwacje doswiadczalne przecinania się bliźniaków odkształcenia w stalach austenitycznych [2]. Uzyskane w pracy wyniki badań powinny przyczynić się do głębszego poznania mechanizmów powstawania tekstur odkształcenia w monokryształach i polikryształach metali i stopów RSC o niskiej energii błędu ułożenia. W pracy wysunięto również sugestie iż krystalograficzny opis dyslokacji dziedziczonych przez bliźniaki drugiego rzędu winien postepować zgodnie z iloczynem macierzy korespondencji [CI][CII] związanych odpowiednio z bliźniakami pierwszego i drugiego rzędu.

13

Wpływ transformacji bliźniaczej na własności mechaniczne umocnionych monokryształów Cu-8% at. Al

Szczerba M.S., Tokarski T., Perek M.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2004

|

R. 49, nr 1

14-16

PL

Wzajemne przemieszczenie atomów podczas bliźniakowania prowadzi między innymi do reorientacji istniejących defektów w materiale. W trakcie tego procesu możliwa jest zmiana charakteru dyslokacji poślizgowych na osiadłe lub odwrotnie. Udział dyslokacji osiadłych w bliźniaku zależy od ilości odpowiadających im dyslokacji w osnowie. W związku z tym, poprzez wybór określonej transformacji, można zmieniać gęstość dyslokacji osiadłych w bliźniaku, co powinno znaleźć odzwierciedlenie we własnościach mechanicznych bliźniaka. W pracy zastosowano eksperyment z nieciągłą zmianą orientacji uzyskując w ten sposób możliwość inicjowania konkretnych transformacji bliźniaczych dla tej samej substruktury dyslokacyjnej. Badania przeprowadzono na monokryształach Cu-8% at. Al, mierząc mikrotwardość w osnowie i w obszarach, w których zaszło bliźniakowanie.

EN

Mutual dispalcement of atoms during twinning leads, among others, to re-orientation of existing material defects. During this process it is possible that the character of dislocations changes from a slip to sessile one, or inversely. Share of sessile dislocations in a twin depends on the number of corresponding them dislocations in a matrix and therefore, it is possible to change density of sessile dislocations in a twin through the choice of specific transformation, which should be reflected in the mechanical properties of the twin. An experiment was carried out under this work with discontinuous change of orientation so that it was possible to initiate specific twin transformations for the same substructure of dislocations. Microhardness in a matrix in the areas, in which twinning took place, was measured for the Cu-8% at. Al monocrystals.

14

The influence of plastic strain on twinning stress in Cu-8at. %AI single crystals

Bajor T., Szczerba M. S.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2004

|

Vol. 4, no 3

19-26

EN

Face-centred cubic (FCC) metals and alloys usually are deformed plastically by slip and twinning. Deformation twinning becomes especially important when FCC materials are subjected to large plastic deformations (e.g. rolling, drawing). The main aim of this paper is to emphasize the necessity of incorporating of this mode of plastic deformation into the model of mechanical properties of FCC metals and alloys subjected to large deformations. The paper gives an experimental evidence of the influence of plastic strain on the critical resolved shear stress for twinning and also some other experimental observations of plastic anisotropy of the deformed Cu-8at. %Al single crystals.

PL

W technologii przetwórstwa metali bardzo często dąży się do poprawienia własności wytrzymałościowych materiałów, w czym pomocny może stać się proces bliźniakowania. Wystąpienie zjawiska bliźniakowania jest bowiem związane z dużymi naprężeniami w sieci krystalicznej i dlatego zaczyna się ono dopiero po pewnym okresie odkształcenia plastycznego, wtedy gdy substruktura dyslokacyjna wewnątrz materiału zostanie odpowiednio naprężona. Deformacja przez bliźniakowanie staje się szczególnie istotnym sposobem deformacji w obszarach dużych odkształceń plastycznych (np. walcowania, ciągnienia). Zatem aby poprawnie zamodelować proces technologiczny, należy wziąć pod uwagę działające mechanizmy deformacji w skali podstawowej, czyli uwzględnić zmiany zachodzące w pojedynczym ziarnie. Niniejsza praca, oparta na badaniach monokrystalicznego stopu Cu-8at. %AI, ma na celu wyjaśnienie przyczyn poprawienia własności wytrzymałościowych badanego materiału, który odkształca się plastycznie zarówno przez poślizg, jak i przez bliźniakowanie. Przeprowad7;ono, więc eksperyment z tak zwaną nieciągłą zmianą orientacji. Polegał on na tym, że wyjściowe monokryształy o określonej geometrii zostały odkształcone na etapie deformacji pierwotnej do punktu pojawienia się pierwszego pasma bliźniaczego. Następnie z tak przygotowanej próbki wycięto pod różnymi kątami względem głównej osi odkształconego kryształu wyjściowego próbki wtórne, uaktywniając za każdym razem inny główny system deformacji. Podczas deformacji próbek wtórnych zaobserwowano dwa sposoby ich odkształcania się: (i) bliźniakowanie oraz (ii) bliźniakowanie poprzedzone okresem inkubacyjnym deformacji przez poślizg. Przypadek drugi poddano systematycznym badaniom doświadczalnym, w wyniku, których określono wpływ odchylenia kątowego osi próbek wtórnych od kierunku rozciągania odkształconego kryształu wyjściowego na wielkość naprężenia bliźniakowania w systemie bliźniakowania C3. Uzyskane wyniki pokazują jednoznacznie, że podczas oddalania się z osią rozciągania próbki wtórnej "dziecka" od osi próbki "matki" okres inkubacyjny deformacji kryształu przez poślizg wydłuża się, a wartość naprężenia krytycznego dla transformaty bliźniaczej C3 staje się w wyniku umocnienia odkształceniowego coraz wyższa. Takie zachowanie się próbek wtórnych skłoniło autorów do przeprowadzenia eksperymentu rozszerzonego o kolejny krok, czyli przygotowania z próbki wtórnej kolejnej próbki - "wnuka". Otrzymane wyniki doświadczalne w pełni potwierdziły istotny wpływ odkształcenia plastycznego przez poślizg lub, alternatywnie, gęstości dyslokacji na wielkość krytycznego naprężenia bliźniakowania w materiałach RSC badanych w temperaturze otoczenia. Stwierdzono, że w badanych monokryształach Cu-8%at.AI naprężenie bliźniakowania może zmieniać się co najmniej dwukrotnie i osiągać wartość około 200 MPa, co koresponduje z wartością 0.5 GPa naprężenia rozciągania i wynika z istotnego wzrostu gęstości dyslokacji na etapie inkubacyjnego okresu odkształcenia przez poślizg. W pracy wskazano ponadto na konieczność uwzględnienia zjawiska bliźniakowania mechanicznego podczas modelowania procesów odkształcenia plastycznego materiałów RSC, szczególnie w obszarach dużych deformacji, a zatem w tych obszarach, które mają duże znaczenie w technologii przetwórstwa metali i stopów.

15

Deformation geometry of copper single crystals tested in tension

Tokarski M., Szczerba M. S.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2004

|

Vol. 4, no 3

67-75

EN

In this paper, an analysis of deformation geometry of copper single crystals tested in tension was performed. Based on a large body of experimental results it was found that the onset of deformation stage IV is connected with the change of dominant deformation system. The paper also suggests that the change of the dominant deformation system may play an important role in the onset of the deformation stage IV and its strain hardening kinetics in polycrystalline face-centered cubic materials.

PL

Przeprowadzono analizę geometrii deformacji rozciąganych monokryształów miedzi o różnych wyjściowych orientacjach krystalograficznych. Na podstawie charakterystyk naprężenie rozciągania-odkształcenie sporządzonych dla kilkunastu różnie zorientowanych próbek zdecydowano się poddać szczegółowym badaniom sposób deformacji monokryształów, których początkowa oś rozciągania znajdowała się w odległości kątowej 2° i 20° od linii symetrii między dwoma trójkątami podstawowymi, <001>-<111>. Analiza geometryczna deformacji została określona na podstawie obserwacji zmiany kształtu przekroju poprzecznego rozciąganych kryształów. Przeprowadzone dodatkowo badania dyfraktometryczne pozwoliły określić rotację sieci krystalograficznej rozciąganych monokryształów oraz na jej podstawie obliczyć zmiany czynników Schmida-Boasa dla dominujących systemów poślizgu. Tę metodę badań uzupełniono analizą numeryczną. używając metody macierzy gradientów deformacji. Na podstawie danych zebranych eksperymentalnie oraz obliczeń wykonanych za pomocą macierzy gradientów deformacji zidentyfikowano działające systemy poślizgu. Zaproponowana metoda okazała się szczególnie przydatna do identyfikacji momentu przejścia dominującego pierwotnego systemu poślizgu w dominujący system sprzężony. Na podstawie analizy kinetyki umocnienia monokryształów dodatkowo stwierdzono, że związana z końcem overshootu transformacja dominującego systemu poślizgu prowadzi bezpośrednio do zapoczątkowania IV stadium deformacji. W pracy podjęto również próbę zastosowania koncepcji dotyczącej zjawiska końca overshootu w monokryształach do opisu kinetyki umocnienia materiałów polikrystalicznych. Jeśli potraktuje się polikryształ jako agregat złożony z dużej liczby przypadkowo zorientowanych krystalitów, to można by się spodziewać, że sposób odkształcenia będzie wypadkową deformacji poszczególnych ziaren, a indywidualne cechy pojedynczego krystalitu zostaną "ekranowane" przez efekt statystycznie przypadkowego rozkładu orientacji pojedynczych krystalitów. Co więcej, "efekt ekranowania" w rzeczywistym materiale będzie spotęgowany przez istniejące granice ziaren. Na podstawie krzywych rozciągania kilkunastu różnie zorientowanych monokryształów sporządzono "statystyczną" krzywą umocnienia, która wskazuje, że już w wyniku "ekranowania statystycznego" zanikają indywidualne cechy kryształów oraz że następuje silne "rozmycie" krytycznego odkształcenia plastycznego, przy którym pojawia się początek IV stadium deformacji. Zasugerowano jednak, że fizyczne zjawisko, które powoduje zmianę kinetyki umocnienia podczas przejścia z III do IV stadium deformacji w polikryształach, powinno być analogiczne do zjawiska transformacji dominującego systemu deformacji, które odpowiada za koniec overshootu w monokryształach.

16

Geometria deformacji kryształów RSC w różnych schematach odkształcenia.

Tokarski M., Szczerba M.S.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2003

|

R. 48, nr 10-11

509-512

PL

Porównano geometrię deformacji monokryształów regularnie ściennie centrowanych (RSC), poddanych różnym schematom odkształcenia Zarówno dla próby rozciągania, jak i ciągnienia przez walce przeanalizowano zmianę kształtu zewnętrznego próbki oraz określono dyfraktometrycznie rotację sieci krystalograficznej. Uzyskane w ten sposób wyniki posłużyły ocenie działających systemów poślizgu i bliźniakowania w oparciu o metodę macierzy gradientów deformacji i prawo Schmida--Boasa. Szczególną uwagę zwrócono na związane z końcem "overshootu" zjawisko zmiany dominującego systemu odkształcenia (w badanym przypadku transformacja poślizg-bliźniakowanie), prowadzące do zapoczątkowania IV stadium deformacji.

EN

The deformation geometry of face centered cubic (FCC) single crystals tested in different deformation modes was compared The analysis of the change of specimen 's shape and diffractometry were performed both for the tensile and roller die drawing test. The deformation gradient matrix method as well as the Schmid's law was used in order to identify active slip and twin systems. A special attention was paid to the end of overshoot phenomena which leads to the change of dominant deformation system, and eventually, to the onset of deformation stage IV.

17

The slip-twin transformation in low stacking fault energy face-centred cubic single crystals.

Szczerba M.S., Ryś J.

Inżynieria Materiałowa

|

2001

|

R. XXII, nr 5

888-891

EN

A change of dominant deformation system and its relation to strain hardening behaviour was examined in low stacking fault energy (SFE) face centred cubic (FCC) single crystals. Highly concentrated copper based Cu-Al alloy crystals were deformed at room temperature by tension and rolling. The main attention was focused on slip-twin transformation, where the dominant slip system is replaced by a new twin system. It was found that irrespective of the deformation process the onset of the deformation twinning follows the same rules and corresponds to the end of overshoot phenomena. Appreciable changes of crystal orientation and hence a significant redistribution of sufficiently high shear stresses operating in crystal lattice result in the activation of a new twin system. Structural and orientation changes as well as the mechanical properties examined in the deformed crystals suggest that FCC twin transformation may strongly control material properties at large plastic strains.

PL

W pracy analizowano zmianę dominującego systemu deformacji i jej wpływ na własności mechaniczne w monokryształach Cu-Al o sieci regularnie ściennie centrowanej i niskiej enrgii błędu ułożenia. Jednofazowe stopy na bazie miedzi o wysokiej koncentracji Al zostały odkształcone w temperaturze otoczenia na drodze walcowania i rozciągania. Główną uwagę skupiono na transformacji poślizg-bliźniakowanie, gdzie dominujący system poślizgu zostaje zastąpiony przez nowy system bliźniakowania. Stwierdzono, że w obydwu procesach deformacji początek mechanicznego bliźniakowania można przewidzieć w oparciu o te same prawa i należy on do klasy zjawisk tzw. końca "overshootu". Znaczne zmiany orientacji kryształu a stąd istotna redystrybucja operujących w sieci kryształu wysokich naprężeń ścinających determinują aktywację nowego systemu bliźniakowania. Zmiany strukturalne i orientacji kryształu jak również przebieg zmian własności mechanicznych sugerują, że transformacja bliźniacza może w sposób istotny kontrolować właściwości materiału przy dużych deformacjach plastycznych.

18

Transformations of dominant deformation systems in copper single crystals

Szczerba M. S.

Archives of Metallurgy

|

2001

|

Vol. 46, iss. 1

53-64

EN

A close relation between the origin of tensile instability and the onset of deformation stage IV of copper single crystals was found. The tensile instability in single glide oriented copper single crystals belongs to the end of the overshoot phenomena resulting from a change of dominant deformation system - the changeover from primary to conjugate slip dominance. The identical transformation in deformation mechanism was found to be responsible for the onset of stage IV of plastic deformation of copper single crystals tested in rolling. Structural and mechanical observations and 4.2 K electrical resistivity measurements performed on the deformed crystals show, that the change in deformation mechanism causes a significant decrease in the rate of work hardening, a sudden change in the rate of dislocation accumulation, and the redistribution of dislocation arrangements in crystal lattice. It is concluded that the transformation of dominant deformation systems may strongly control deformation properties of face centered cubic crystals at large plastic strains. Finally the low temperature slip-twin transformation is discussed in terms of the change of a dominant deformation system.

PL

W pracy na przykładzie walcowanych i rozciąganych monokryształów miedzi wykazano, że początek IV-tego stadium deformacji oraz początek nicstatcczności rozciągania są zjawiskami fizycznie równoważnymi. W monokryształach miedzi o orientacji środka trójkąta podstawowego, niestateczność rozciągania należy do zjawisk kończących tzw. „overshoot” i wynika ze zmiany dominującego systemu deformacji – zamiana dominującego poślizgu pierwotnego na sprzężony. Identyczna transformacja w mechanizmie deformacji została znaleziona w walcowanych monokryształach miedzi. Przeprowadzone badania mechaniczne i strukturalne oraz pomiary oporności elektrycznej w temperaturze ciekłego helu pokazują, że transformacji dominującego systemu poślizgu towarzyszy znaczny spadek prędkości umocnienia, zmiana prędkości akumulacji dyslokacji oraz zmiana konfiguracji układów dyslokacji deformowanego kryształu. W pracy stwierdzono, że transformacja dominującego systemu poślizgu może istotnie kontrolować właściwości plastyczne kryształów regularnie ściennie centrowanych w obszarach dużych odkształceń plastycznych. W pracy podjęto również dyskusję nad niskotemperaturową transformacją typu poślizg-bliźniakowanie.

19

The gamma/b criterion and twin-dislocation interactions in face-centered cubic crystals.

Szczerba M.S.

Inżynieria Materiałowa

|

1998

|

R. XIX, nr 3

415-422

EN

A close relation between the gamma/b stress and two types of twin-dislocation interaction in face centered cubic crystals was found. The interaction between a growing twin and a substructure of perfect dislocations leads to the load drop (LD) twinning, which is to occur, if the gamma/b stress is satisfied on the habit plane only. The interaction between a growing twin and a substructure dominated by imperfect dislocations leads to the no load drop (NLD) twinning, but now, the gamma/b stress must be satisfied on the habit plane and on any other, non-habit, close packed plane of crystal lattice. It is also suggested, that a mechanism of the incorporation of imperfect dislocation into a growing twin basis on an imperfect-perfect dislocation conversion.