Warianty tytułu
The influence of cooling rate on structure and mechanical properties in cast magnesium alloys.
Języki publikacji
Abstrakty
Stopy na osnowie magnezu z dodatkiem metali ziem rzadkich charakteryzują się stabilnością właściwości mechanicznych w podwyższonych temperaturach, co w połączeniu z korzystną relacją wytrzymałości do gęstości (Rm/ro), jak również zadawalającą odpornością na korozję w typowych dla tych stopów warunkach eksploatacji umożliwia ich szerokie zastosowania w wielu gałęziach przemysłu, w tym głównie transportu lotniczego i samochodowego. Zbadano właściwości stopu na osnowie magnezu z cynkiem, odlewanego metoda ciśnieniową i nie poddawanego obróbce cieplnej. W szczególności zbadano wpływ szybkości chłodzenia (od 0,02 do 160 Ks do -1) w czasie odlewania na zmiany właściwości mechanicznych (określanych w próbach ściskania) i strukturę w stopach MgZn0.35 i 2% z dodatkiem 2% wag. miszmetalu na osnowie ceru (MM) oraz niewielkich ilości cyrkonu jako rozdrabniacza ziarna i manganu poprawiającego odporność na korozję. Właściwości mechaniczne określano w zakresie temperatur 293/573 K. Przykład charakterystyki mechanicznej opisanej równaniem Ludwigsona w postaci sigma=K1 epsilon do n1 plus/minus delta pokazano w układzie podwójnie logarytmicznym (kółka) wraz z zależnością ln delta - epsilon. Zaproponowane przez Ludwigsona równanie umożliwia płynne przejście od pierwszego do drugiego zakresu umocnienia (dla większych odkształceń) zgodnie z wynikami eksperymentalnymi (punkty). Obserwowano poprawę właściwości wytrzymałościowych ze wzrostem szybkości chłodzenia o 20% w porównaniu ze stopami wolno chłodzonymi. Próby ściskania prowadzone w podwyższonych temperaturach wykazały stabilność właściwości mechanicznych do temperatury ok. 475 K. Stwierdzono również, że badane stopy na osnowie Mg-MM z dodatkiem Zn wykazują zdolność do zmiany struktury w wyniku stosowania zmiennych szybkości chłodzenia, co przejawia się 10-krotnym zmniejszeniem średniej średnicy ziaren i zmniejszaniem się ilości eutektyki wraz ze wzrostem szybkości chłodzenia. Analiza charakterystyk mechanicznych oraz zmian strukturalnych wykazała, że wzrost szybkości chłodzenia stopów wpływa na podwyższenie właściwości mechanicznych wskutek rozdrobnienia struktury. Stabilność właściwości mechanicznych w podwyższonych temperaturach wynika z występowania siatki wydzieleń eutektycznych wokół granic ziaren, która blokuje propagację systemów poślizgu oraz pasm ścinania, co obserwowano na reliefach powierzchniowych. Powyżej krytycznej temperatury właściwości mechaniczne obniżają się w miarę intensyfikacji poślizgu po granicach ziaren, pękania eutektyki oraz plastycznego odkształcenia roztworu stałego.
Magnesium based alloys with rare earths metals additions reveal stability of mechanical properties at elevated temperatures, which accompanied by high strength/density ratio as well as satisfactory corrosion resistance encourages engineers to exploit them in transport industry applications. Properties of such alloys with zinc (0.35 and 2 wt%) as third addition, small amounts of zirconium to refine grain size and manganese to improve corrosion resistance were investigated in dependence on cooling rate (0.02-160 Ks to the -1). The rare earth metals were added as cerium based mischmetal (MM) in 2 wt % amount. Mechanical properties were investigated at temperature 293-573 K range in compression tests. The example of the (sigma-epsilon) dependence calculated from the Ludwigson equation in the sigma=K1epsilon to the n1 p/min delta form was shown together with relation (ln delta - epsilon). Such an approach proposed by Ludwigson enables to avoid discontinuity of the (sigma - epsilon) curve in the point where the first range of strengthening meets the next one (for higher deformations), in accordance with the experimental points shown as black dots. The increase of strength with increasing cooling rate by 20% as compared with slowly cooled alloys has been recorded. Compression tests at elevated temperatures showed stability of mechanical properties up to 475 K. Structure evolution assessed by grain size and amount of eutectic proved to be prone to the change of cooling rate. The grain size diminished 10 times while the amount of eutectic by 50% when the cooling rate grew. The analysis of the mechanical characteristics and morphology evolution have led to the conclusion, that the acceleration of cooling the material at solidification results in improvement of mechanical properties due to the structure refinement. On the other hand, the stability of mechanical properties at elevated temperatures was due to the appearance of the net of second phase precipitates around the grains of solid solution. The precipitates (mostly Mg12MM compound) acted as obstacles for slip systems and shear bands visible on relieves prepared prior to compression on planes parallel to the axis of deformation. Above the critical temperature the properties fell while the slip along grain boundaries intensified, the eutectics broke down and the solid solution deformed in a plastic way.
Czasopismo
Rocznik
Tom
Strony
34-39
Opis fizyczny
Twórcy
autor
autor
- Polska Akademia Nauk, Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej, Kraków
Bibliografia
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikatory
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-article-BOS5-0004-0057
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.