Acoustic emission studies of the Portevin-Le Chatelier effect in Al-Mg-Mn (5182) alloy

• Autorzy: Zdunek, J. , Płowiec, J. , Spychalski, W. , Mizera, J. , Kurzydłowski, K. J.

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie metody emisji akustycznej w badaniu efektu Portevin-Le Chatelier w przemysłowym stopie Al-Mg-Mn (5182)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the paper was to quantitatively describe the instabilities during plastic deformation, known as the Portevin-Le Chatelier (PLC) effect, in the cold-rolled Al alloy 5182 (Al-4.5Mg-0.7Mn). Acoustic emission (AE) was used combined with signal analysis of the serrations on the stress-strain curves. Tensile tests to fracture were undertaken on a total of 20 specimens (5 for each cross-section shape) at room temperature with an initial strain rate of 6.9×10-4 s-1. The serrations on the stress-strain curves were quantified using a methodology of signal analysis. AE signals appear as discrete peaks formed by overlapping pulses of moderate amplitude and duration. By comparing the AE signals to the drops in stress, it can be concluded that emission is particularly strong during the increase of stress. In making comparison between the stress oscillations and AE peaks, it should be pointed out that AE, at the resolution adopted here, consists of a series of events occurring with frequencies an order of magnitude higher. It can be also noticed, that the AE signals in the case of "flat" specimens are of a much shorter time and narrower frequency, compared to those for square section test pieces. The results obtained are discussed in terms of the mechanics of PLC and PLC dependence on the geometry of the test pieces.

PL

Celem pracy był ilościowy opis niestabilności odkształcenia plastycznego Portevin-Le Chatelier (PLC) w przemysłowym stopie aluminium 5182 (Al-4,5Mg-0,7Mn) za pomocą parametrów otrzymywanych w metodzie emisji akustycznej. Materiał do badań - walcowane na zimno blachy z badanego stopu - poddano próbie jednoosiowego rozciągania w temperaturze pokojowej ze stałą prędkością początkową, z jednoczesną rejestracją sygnałów emisji akustycznej (AE). Badane próbki dodatkowo różniły się geometrią, tzn. przy stałym polu przekroju charakteryzowały się różnym obwodem. W ten sposób uzyskano próbki o przekroju okrągłym, kwadratowym oraz prostokątnym. Po nałożeniu na krzywe rozciągania sygnałów akustycznych zauważono, że zarówno spadkom, jak i wzrostom naprężenia występującym w czasie oscylacji towarzyszy zwiększona aktywność emisji akustycznej, jednakże w przypadku wzrostu naprężenia sygnały te są silniejsze. Dla wszystkich badanych przypadków określono takie parametry emisji akustycznej, jak: czas narastania sygnału trwania sygnału RTAE, czas trwania DTAE, liczbę zliczeń na sygnał CNTSAE oraz średnią wartość energii sygnału. Zauważono, że różna geometria badanych próbek powoduje różnice w rejestrowanych sygnałach i dla próbek prostokątnych (płaskich) występują krótsze sygnały o mniejszej częstotliwości w porównaniu z próbkami o przekroju na przykład kwadratowym. Rezultatem badań była analiza wpływu geometrii odkształcanych próbek na efekt PLC oraz rejestrowane sygnały AE.

Słowa kluczowe

PL

niestabilność odkształcenia plastycznego; efekt Portevina-Le Chateliera; emisja akustyczna

EN

deformation instability; Portevin-Le Chatelier effect; acoustic emission

• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 32, nr 6
• Strony: 889-894
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zdunek, J.

autor

Płowiec, J.

autor

Spychalski, W.

autor

Mizera, J.

autor

Kurzydłowski, K. J.

• Materials Science and Engineering Faculty, Warsaw University of Technology,

Bibliografia

• [1] Portevin A., Le Chatelier F.: Sur un phénomène observé lors de l'essai de traction d'alliages en cours de transformation. Des Comptes Rendus Des Seances De L’Academie Des Sciences (1923).
• [2] Abduluyahed A. A., Rozniatowski K., Kurzydlowski K. J.: The effect of test environment on tensile properties of 316L austenitic stainless steel. Part I: Serrated Flow Characteristics. Scripta Metall. 33 (9) (1995) 1489÷1492.
• [3] Gubanova G. N., Tishkin A. P., Leksovskii A. M., Yudin V. E., Svetlichnyi V. M., Zaitsev B. A., Kudryavtsev V. V.: Relationship between acoustic emission and development of the damage zone in the interlaminar fracture of fiber composites. Mechanics of Composite Materials 31 (6) (1995) 561÷564.
• [4] Qiong Ai, Cai-Xue Liu, Xiang-Rong Chen, Pan He and Yao Wang: Acoustic emission of fatigue crack in pressure pipe under cyclic pressure. Nuclear Engineering and Design 240 (10) (2010) 3616÷3620.
• [5] Breval E., Srikanth V., Subbarao E. C.: Acoustic emission and microcracking in sapphire, sintered Al2O3, Al/Al2O3 composite, and aluminum. Journal of the American Ceramic Society 78 (9) (1995) 2541÷2544.
• [6] Heiple C. R., Carpenter S. H.: Acoustic emission produced by deformation of metals and alloys — a review: Part I and II. Journal of Acoustic Emission 6 (3) (1987) 177÷237.
• [7] Reed J. M., Walter M. E.: Observations of serration characteristics and acoustic emission during serrated flow of an AlMg alloy. Materials Science and Engineering A359 (2003) 1÷10.
• [8] Zdunek J., Spychalski W. L., Mizera J., Kurzydłowski K. J.: The influence of specimens shape on the PLC effect in Al-Mg-Mn (5182) alloy. Mat. Char. 58 (2007) 46÷50.
• [9] Zdunek J., Brynk T., Mizera J., Pakiela Z., Kurzydłowski K. J.: Digital Image Correlation investigation of Portevin-Le Chatelier effect in an aluminium alloy. Mat. Char. 59 (2008) 1429÷1433.