Analiza morfologii wydzieleń rdzeniowych otrzymywanych w stopie 2024 po nowoczesnych obróbkach cieplno-plastycznych

• Autorzy: Radziszewska, H. , Kaczmarek, Ł. , Adamczyk-Cieślak, B. , Mizera, J. , Brodova, I. G. , Petrova, A. N.

Warianty tytułu

EN

Analysis of the morphology of the core precipitates in 2024 alloy received by thermoplastic treatment

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono przegląd literatury i wyniki badań własnych dotyczące mikrostruktury stopu aluminium 2024, składu chemicznego, morfologii wydzieleń faz umacniających otrzymywanych po obróbce cieplnej T6I6 oraz plastycznej HPT. Zaprezentowano wyniki badań potwierdzające możliwość otrzymania wśród innych faz umacniających także wydzieleń o budowie rdzeniowej. Zastosowanie obróbki T6I6 – zabiegu przerwania procesu wydzieleniowego w czasie pierwotnego starzenia przez schłodzenie do temperatury pokojowej oraz zoptymalizowanie parametrów wtórnego wysokotemperaturowego starzenia dało warunki do powstania wydzieleń rdzeniowych. Wydzielenia te wpływają na uzyskanie relatywnie wysokich własności wytrzymałościowych bez pogorszenia plastyczności materiału, co wpływa na zmniejszenie zagrożenia powstawania kruchych pęknięć podczas procesu produkcyjnego. Mikroanaliza chemiczna EDS wydzieleń rdzeniowych wykazała, że są to fazy o ściśle nieokreślonym składzie stechiometrycznym (powłoka i rdzeń) oraz znacząco różnym stężeniu atomów Cu, Mn i Fe, które można zapisać Alx(CuyFev) i Alx(CuzMnw) odpowiednio dla fazy zewnętrznej i rdzenia. Ponadto zaobserwowano znacząco różne stężenie atomów Cu, Mn i Fe odpowiednio w fazie zewnętrznej i w rdzeniu, natomiast stabilne stężenie atomów Si i Mg. Wyniki pozwalają domniemać, że fazy są pochodnymi związków typu Al6X lub Al4X. Przedstawiono także zależność zmian morfologii wydzieleń podczas obróbki plastycznej HPT dla stopu po obróbce T6I6. W procesie wielostopniowego starzenia otrzymano komercyjny stop aluminium (2024T6I6) umocniony dzięki wydzieleniom o budowie rdzeniowej, które są energetycznie stabilne i nie ulegają ścięciu podczas obróbki plastycznej. Stop ten może być stosowany do wykonywania detali w procesach technologicznych opartych na obróbce plastycznej na zimno.

EN

The overview of the literature and the results of own research on the microstructure of 2024 aluminium alloy, its chemical composition and the morphology of the precipitates of the strengthening phases received by T6I6 thermo treatment and HPT plastic treatment are presented in the paper. The results of the research that confirm the possibility of obtaining, among other strengthening phases, the ones precipitates of the core/shell structure are depicted as well. The giving of T6I6 treatment, the act of interrupting the precipitate process during the primary aging by cooling down until the room temperature and optimizing the factors of the secondary high-temperature aging created the conditions for the emergence of core/shell precipitates that affect the obtaining of relatively high strength features while maintaining plastic features, thus reducing the risk of formation of brittle cracks during the manufacturing process. Based on the results of chemical microanalysis EDS of the composition of precipitate, the fixed stoichiometric ratio of Mn:Cu:Fe atoms in outer phase and in the core is presented, which made it possible to establish that these phases are derivatives of Al6X or Al4X compounds. These can be written down as Alx(CuyFev) and Alx(CuzMnw) with significantly different concentration of Cu, Mn and Fe atoms and stable concentration of Si and Mg atoms, respectively in outer phase and in the core. The dependence of the changes of the morphology of precipitate during the HPT plastic treatment is presented. In the process of multi-stage aging the commercial aluminium alloy (2024T6I6) was received. It was strengthened by the core-shell precipitates which are energetically stable and are not chopped during the plastic treatment. This alloy may be used in production of elements in technological processes based on cool plastic treatment.

Słowa kluczowe

PL

stopy aluminium; obróbka cieplna T6I6; obróbka plastyczna HTP; mikroanaliza chemiczna; wydzielanie

EN

aluminium alloys; heat treatment T6I6; plastic treatment HTP; chemical microanalysis; precipitate

• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 34, nr 6
• Strony: 806--809
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Radziszewska, H.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Łódzka,

autor

Kaczmarek, Ł.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Łódzka

autor

Adamczyk-Cieślak, B.

• Wydział Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej

autor

Mizera, J.

• Wydział Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej

autor

Brodova, I. G.

• Instytut Fizyki Metali Uralskiego Oddziału Rosyjskiej Akademii Nauk Ekaterinburg

autor

Petrova, A. N.

• Instytut Fizyki Metali Uralskiego Oddziału Rosyjskiej Akademii Nauk Ekaterinburg

Bibliografia

• [1] Gao N., Starink M. J., Furukawa M., Horsta Z., Xu C., Langdon T. G.: Microstructural evolution in a spray-cast aluminum alloy during equalchannel angular pressing. Mater. Sci. Forum A 410-411 (2005) 303÷307.
• [2] Valiev R., Estrin Y., Horita Z.: Producing bulk ultrafine-grained materials by SPD. JOM April (2006) 33÷39.
• [3] Kim H., Estrin Y.: Microstructural modelling of equal channel angular pressing for producing ultrafine grained materials. Mater. Sci. Forum A 410-411 (2005) 285÷289.
• [4] Lowe T., Valiev R.: The use of SPD techniques in grain refinement. JOM October (2004) 64÷67.
• [5] Huang L., Chen K., Li S.: Influence of grain-boundary pre-precipitation and corrosion characteristics of inter-granular phases on corrosion behaviours of an Al-Zn-Mg-Cu alloy. Mater. Sci. Eng. B 177 (2012) 862÷ 868.
• [6] Lumley R. N., Polmear I. J.: Morton A. J.: Temper developments using secondary ageing. Mater. Forum 28 (2004) 85÷95.
• [7] Oliveira A. F., Jr., de Barros M. C., Cardoso K. R., Travessa D. N.: The effect of RRA on the strength and SCC resistance on AA7050 and AA7150 aluminium alloys. Mater. Sci. Eng. A 379 (2004) 321÷326.
• [8] Li G., Zhang X., Li P., You J.: Effects of retrogression heating rate on microstructures and mechanical properties of aluminum alloy 7050. Trans. Nonferrous Met. Soc. China 20 (2010) 935÷941.
• [9] Wu Y. E., Wang Y. T.: Enhanced SCC resistance of AA7005 welds with appropriate filler metal and post-welding heat treatment. Theor. Appl. Fract. Mec. 54 (2010) 19÷26.
• [10] Kaczmarek Ł., Stegliński M., Radziszewska H., Kołodziejczyk Ł., Sawicki J., Szymański W., Atraszkiewicz R., Świniarski J.: Effect of double phase segregation formed due to two-stage aging on the strength properties of alloy. PN-EN 2024. Met. Sci. Heat Treat. 54 (9-10) (2013) 477÷482.
• [11] Sha G., Marcelu R. K. W., Gao X., Muddle B. C., Ringer S. P.: Nanostructure of aluminium alloy 2024: Segregation, clustering and precipitation processes. Acta Mater. 59 (2011) 1659÷1670.
• [12] Boag A., Hughes A. E., Wilson N. C., Torpy A., MacRae C. M., Glenn A. M., Muster T. H.: How complex is the microstructure of AA2024-T3?. Corros. Sci. 51 (2009) 1565÷1568.
• [13] Campestrini P., van Westing E. P., van Rooijen H. W., de Wit J. H. W.: Relation between microstructural aspects of AA2024 and its corrosion behaviour investigated using AFM scanning potential technique. Corros. Sci. 42 (2000) 1853÷1861.
• [14] Sharifitabar M., Nami H.: Microstructures of dissimilar friction stir weldedjoints between 2024-T4 aluminum alloy and Al/Mg2Si metal matrix cast composite. Compos. Part B 42 (2011) 2004÷2012.
• [15] Gazizov M., Kaibyshev R.: Effect of over-aging on the microstructural evolution in an Al-Cu-Mg-Ag alloy during ECAP at 300°C. J. Alloy Compd. 527 (2012) 163÷175.
• [16] Meyveci A., Karacan I., Uģur C., Durmus H.: Pin-on-disc characterization of 2xxx and 6xxx aluminium alloys aged by precipitation age hardening. J. Alloy Compd. 491 (2010) 278÷283.
• [17] Malekjani S., Hodgson P. D., Cizek P., Sabirov I., Hilditch T. B.: Cyclic deformation response of UFG 2024 Al alloy. International J. Fatigue 33 (2011) 700÷709.