Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Crystallography of the copper-type shear bands

100%

Paul H.

Archives of Metallurgy

|

2002

|

tom Vol. 47, iss. 2

205-215

EN

The microtextural changes within macroscopic shear bands (MSBs) in high purity aluminium and copper single crystals with {112}(111) initial orientation, deformed by channel die compression, have been studied in detail. Systematic measurements of single orientations by SEM/EBSD and TEM/CBED clearly show that the investigated crystals are stable only in a global sense. The occurrence of the first set of MSBs is connected with a local lattice rotation towards the {001}<110> orientation. In particular, this process directs the (111) slip plane, towards a shear plane and the activation of new, highly stressed {111}<101>+{111}<011>->CP{111}<112> slip systems, is documented. The deformed matrix near MSBs represents a relatively more stable behaviour, and the group of the orientations situated near the C{112}<111>-C{4 4 11}<11 11 8> positions describes it.

PL

W pracy analizowano mikrosteksturowe zmiany zachodzące w obszarze makroskopowo obserwowanych pasm ścinania (MSBs), w monokryształach aluminium i miedzi o orientacji wyjściowej {112}<111>, odkształcanych w próbie nieswobodnego ściskania. Pomiary orientacji lokalnych z wykorzystaniem techniki TEM/CBED a zwłaszcza SEM/EBSD, umozliwiajacej konstruowanie map orientacji, tzw. Orientation Imaging Maps (OIM) wskazuja, że badane kryształy są stabilne jedynie w sensie globalnym. Pojawienie się pierwszej rodziny makroskopowych pasm ścinania związane jest z lokalną zmianą orientacji, obserwowaną na figurze biegunowej jako rozmycie w kierunku orientacji {001}<110>. Jednym ze skutków rotacji sieci krystalicznej wewnątrz obszaru pasma, jest zmiana nachylenia płaszczyzny poślizgów współpłaszczyznowych CP(111) w kierunku nałożenia się z płaszczyzna ścinania a także aktywacja operujących na tej plaszczyźnie poślizgów typu: {111}<101>+{111}<011>->CP{111}<112>. Zmiany orientacji obserwowane w obszarach poza pasmem są znacznie mniejsze i mogą być opisane ciągiem położeń: C{112}<111>-D{4 4 11}<11 11 8>.

2

Wpływ zmiany drogi odkształcenia na ewolucję struktury, tekstury oraz zachowanie umocnieniowe monokryształów miedzi o orientacji wyjściowej {110}<001>

100%

Paul H.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2009

|

tom R. 54, nr 11

666-676

PL

Niniejszy artykuł podejmuje problematykę wpływu jednorodnej struktury wytworzonej w trakcie wstępnego odkształcenia na ewolucję mikrostruktury i tekstury po zmianie drogi odkształcenia realizowanej poprzez nieswobodne ściskanie w "nowych kierunkach" a w szczególności na formowanie się pasm ścinania oraz na zachowanie umocnieniowe. Dla przejrzystości prowadzonej analizy badania wykonywano na monokryształach miedzi wstępnie odkształcanych w orientacji wyjściowej Goss{110}<001> oraz po zmianie drogi odkształcenia, w szerokim zakresie skali obserwacji, tj. mikroskopii optycznej, elektronowej mikroskopii skaningowej i transmisyjnej. Próbki wstępnie odkształcano do 59 % w płaskim stanie odkształcenia dla wytworzenia jednorodnej struktury złożonej z dwu rodzin symetrycznie usytuowanych mikropasm. Następnie wycinano z nich nowe próbki o orientacjach związanych z orientacją Goss drogą obrotu dookoła kierunku normalnego, tj. brass{110}<112>, M{110}<111> i H{110}<011>, po czym dalej ściskano kilka procent. Stwierdzono, że zmiany w wartości naprężenia uplastyczniającego mogą być skorelowane ze zmianami w substrukturze dyslokacyjnej i mikroteksturze a w szczególności z pojawieniem się pasm ścinania "indukowanymi" zmianą drogi odkształcenia. W orientacjach H{110}<011> i M{110}<111> naprężenie płynięcia wzrasta stosownie do wzrostu wartości czynnika Taylora, a następnie ulega drastycznemu obniżeniu na skutek ścięcia wzdłuż makroskopowo obserwowanych pasm ścinania (MPS). W znacznie "miększej" orientacji brass{110}<112> (ta sama wartość czynnika Taylora jak w orientacji Goss) pojawiają się MPS, które są znacznie słabiej zlokalizowane (rozproszone). Obserwowane zmiany orientacji wewnątrz pasm ścinania posłużyły do wnioskowania o aktywności możliwych systemów poślizgu inicjowanych po zmianie drogi odkształcenia.

EN

In most previous work the strain path change was such that the second deformation activated significantly different slip systems from the prestrain. The question then arises if the resulting plastic instabilities are due to changes in slip activity, in deformation microstructure or both. It is quite difficult to separate these effects but a guide to this can be obtained by looking at samples where the slip systems do not change dramatically. This is the situation of a set of {110} orientations in channel-die. For a wide range of directions 2 common slip systems are predominant and other minor systems can be activated according to the direction. In this study the prestrain was performed on the well-known Goss{110}<001> orientation which deforms homogeneously in plane strain compression up to strains of 1-1.5. The influence of this substructure on microstructure evolution, particularly SB formation was analysed after strain path changes by compression along new directions (obtained by cutting the pre-strained sample) corresponding to the brass{110}<112>, M{110}<111>, and hard{110}<011> orientations, and further compressed in channel die by a few %. These structures after small restrains were then compared with those of monotonically deformed Goss samples. The investigations were performed on single crystals of pure copper, which represent many medium-high SFE fcc metals. The change in flow stress could be correlated with the change in dislocation substructure and microtexture, particularly along shear bands initiated by the strain path change. In the H{110}<011> and M{110}<111> orientations the flow stress increased by Taylor factor hardening then decreased by intense macroscopic shear band (MSB) formation. In the softer brass orientation in the absence of Taylor factor hardening a more diffuse MSB formation occurs. The local rotations in the band were used to deduce the possible local slip systems initiated during the strain path change.

3

Lokalizacja odkształcenia plastycznego i jej wpływ na zmiany teksturowe tworzyw metalicznych

100%

Paul H.

LAB Laboratoria, Aparatura, Badania

|

2014

|

tom R. 19, nr 1

48--54

4

Deformation and recrystallization mechanisms of low stacking fault energy metals

100%

Paul H.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2007

|

tom Vol. 52, iss. 2

203-216

EN

The microstructural evolution during deformation and light annealing of a representative low stacking fault energy metal has been characterised by detailed local SEM and TEM orientation measurements before and after annealing to partial recrystallization. High purity silver single crystals with initial (112)[11Ż1] orientation were channel-die deformed to reductions of 32% and 67%, first developing twin-matrix layers and then compact clusters of shear bands (SBs). The latter are the nucleation sites of new recrystallized grains. The as-deformed SBs exhibit large orientation spreads up to 40 with respect to the adjacent twinned areas. Most of these misorientations occur by rotations about the TDk<110> axis with significant further rotations about <112> poles. It is suggested that slip on the two f111g<110> co-planar (CP) systems in the band can become asymmetric at large strains, leading to rotations about the <112> poles associated with local slip on one of the two CP systems. Microtexture analysis of partly recrystallized samples indicates a simple 25–40 <111> or <112> relation, frequently observed during the early stages of recrystallization between isolated nuclei and one of the two as-deformed groups of components (twins or matrix). This implies the existence of a second misorientation with respect to the other component, usually described as 50–55. During the rapid growth stage recrystallization twinning radically increases. This twinning is considered to operate after the formation of the primary nuclei.

PL

W pracy badano ewolucje mikrostruktury i tekstury odkształconych i częściowo zrekrystalizowanych monokrystalicznych próbek czystego srebra o orientacji wyjściowej (112)[11—1]. W badaniach wykorzystano zaawansowane techniki pomiaru orientacji lokalnych w TEM i SEM. Szczegółowej analizie strukturalno-teksturowej poddano dwa charakterystyczne zakresy odkształceń, tj. 32% w którym obserwowano warstwową strukturę osnowa-bliźniak nachylona ok. 25 do KW, oraz 67% w którym to zakresie struktura osnowa-bliźniak usytuowana jest równolegle do płaszczyzny ściskania. W obydwu przypadkach na jej tle obserwowano pojawienie się makroskopowych pasm ścinania (MSB). Są one uprzywilejowanym miejscem zarodkowania nowych ziaren w procesie rekrystalizacji. W stanie zdeformowanym SB pokazują silną dezorientację przy przejściu przez obszar pasma dochodzacą do 40, w odniesieniu do zbliźniaczonych obszarów osnowy. Osie rotacji silnie związane są z kierunkiem KPk<110> z dobrze zarysowaną tendencją rozmywania osi w kierunku położeń <112>. W pracy wykazano związek formowania się tych dezorientacji z mechanizmami ruchu dyslokacji. Początkowy ‘równowagowy’ poślizg w dwu systemach współpłaszczyznowych (CP) typu f111g<011> w miarę postępu odkształcenia staje się coraz bardziej ‘asymetryczny’. Prowadzi to do rotacji typu <112>, którą powiązać można z poślizgiem dyslokacji w jednym z dwu systemów CP. Analiza mikroteksturowa w stanie po częściowej rekrystalizacji pokazuje na formowanie się 25–40 (<111>–<112>) relacji dezorientacji, najczęściej obserwowana w początkowych stadiach procesu rekrystalizacji pomiędzy izolowanym zarodkiem o jednorodnej orientacji a jednym z dwu komponentów tekstury stanu zdeformowanego (osnowa lub blizniak). Powoduje to pojawienie się drugiego typu dezorientacji w odniesieniu do drugiej składowej tekstury stanu odkształconego, zwykle opisywanej jako 50–55. Późniejsze stadia rekrystalizacji związane są z silnym wzrostem znaczenia bliźniakowania rekrystalizujacego. Pokazano, że po uformowaniu się początkowych zarodków, za pojawienie się nowych składowych tekstury odpowiedzialny jest wyłącznie mechanizm bliźniakowania rekrystalizującego.

5

The Effect of Stand-Off Distance on the Structure and Properties of Zirconium - Carbon Steel Bimetal Produced by Explosion Welding

63%

Prażmowski M. , Paul H.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2012

|

tom Vol. 57, iss. 4

1201-1210

EN

This study focuses on the effect of the stand-off distance between the bonded plates on the properties of zirconium (Zr700) - steel (P355NL2) bimetal produced by explosion welding. Bonding trials were carried out in parallel arrangement at constant detonation velocity. The analyses of microstructural transformations occurring in the bond zone and mechanical properties of the clad were performed for as-bonded welds, i.e. immediately following explosion welding. A general description of the obtained welds was made (height and length of the wave was determined) and the quantitative fraction of the melt zones was calculated along the bond's length. Using optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM) enabled the assessment of the quality of the formed bonds, initial identification of phases and quantitative analysis of the individual phases on the longitudinal section. The microhardness results were used in the analysis of hardening changes at the interface area. The completed research proves the potential to obtain a proper bond for zirconium/carbon steel sheets. A strong effect of the stand-off distance on the strength properties of the fabricated plates was observed, and the 'direction' of these transformations was pointed out. Optical microscopy and SEM examinations allowed determining the characteristic of the bond interface for diverse stand-off distances. It was established that increasing the stand-off distance between the plates causes the reduction of the melt area along the length of the bond, which improves strength properties of the bimetal. The analysis of the strength distribution performed based on the microhardness measurements showed that the changes occur within the distances up to 500μm from the bond interface and the highest hardening, for both zirconium and steel, is directly at the interface and then successively decreases.

PL

W pracy analizowano wpływ odległości pomiędzy płytami na własności układu warstwowego cyrkon (Zr700) - stal (P355NL2) wytworzonego technologia zgrzewania wybuchowego. Próby łączenia wykonano w układzie równoległym, przy stałej prędkości detonacji. Analizy zmian mikrostrukturalnych, jakie dokonują się w strefie połączenia oraz zmian we własnościach mechanicznych plateru prowadzono dla złączy w stanie wyjściowym, tj. bezpośrednio po zgrzewaniu. Dokonano ogólnej charakterystyki otrzymanych połączeń (określono wysokość i długość fali) oraz obliczono ilościowy udział warstwy przetopień na długości połączenia. Zastosowanie mikroskopii optycznej oraz skaningowej mikroskopii elektronowej pozwoliło na ocenę jakości powstających złączy, wstępna identyfikacje faz oraz analizę ilościowa poszczególnych faz na przekroju wzdłużnym złącza. Badania mikrotwardości wykorzystano w analizie zmian umocnienia w strefie połączenia. Przeprowadzone badania dokumentują możliwość uzyskania poprawnego połączenia dla układu blach cyrkon/(stal węglowa). Wykazano silny wpływ odległości pomiędzy płytami na własności wytrzymałościowe wytworzonych płyt próbnych, a także udokumentowano 'kierunek', w jakim te zmiany podążają. Badania z wykorzystaniem mikroskopii optycznej oraz elektronowej mikroskopii skaningowej pozwoliły na scharakteryzowanie granicy połączenia dla zróżnicowanych odległości pomiędzy blachami. Stwierdzono, ze zwiększenie odległości pomiędzy łączonymi płytami powoduje zmniejszenie powierzchni przetopień na długości złącza, co polepsza własności wytrzymałościowe bimetalu. Analiza rozkładów umocnienia przeprowadzona w oparciu o pomiary mikrotwardości wykazała, ze zmiany występują w odległości do 500μm od granicy złącza; największe umocnienie, zarówno dla cyrkonu jak i stali, występuje bezpośrednio przy granicy po czym sukcesywnie spada.

6

Transformacje tekstury w procesie wyżarzania aluminium i jego stopów

63%

Miszczyk M. M. , Paul H.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2018

|

tom R. 63, nr 4

22--30

PL

W pracy analizowano mechanizm odpowiedzialny za formowanie się w procesie rekrystalizacji ziaren o orientacji cube{100}<001> oraz ~S{123}<634> oraz warunki ich wzrostu. Wykorzystano fakt, że odkształcenie w matrycy kanalikowej (PSC) oraz w matrycy równokątowej (ECAE) prowadzą do zasadniczo odmiennych "obrazów tekstury" stanu odkształconego. Badania prowadzono na polikrystalicznym stopie AA1050 z wykorzystaniem metod dyfrakcji promieni X oraz systemu SEM/EBSD. Orientacja {100}<001> jest słabo zaznaczona w materiale wyjściowym po walcowaniu na gorąco oraz w próbkach po procesie ECAE. W próbkach przetwarzanych w procesie PSC dominowały składowe tekstury wzdłuż włókna β (S, C, Bs), podczas gdy po procesie ECAE próbki scharakteryzowane były dwoma komplementarnymi składowymi {124}<561> ze słabym „rozmyciem” do położenia {100}<011>. Uzyskane wyniki pokazują, że po wyżarzaniu ekstremalnie silna składowa "cube" oraz S w obrazie tekstury rekrystalizacji są formowane tylko w próbkach odkształcanych w matrycy kanalikowej. Wyżarzanie próbek po procesie ECAE nie prowadziło do wzrostu intensywności tych składowych, pomimo, że obszary o tej orientacji były identyfikowane w stanie zdeformowanym. Brak składowej "cube" oraz S w obrazie tekstury rekrystalizacji skorelowano z nieobecnością składowych S w stanie zdeformowanym. Po procesie ECAE główne składowe tekstury odkształcenia były odchylone od położenia orientacji S o kąt ~20-30o. W procesie rekrystalizacji uległy one transformacji do dwu położeń ~{100}<011> i ~{221}<114> drogą rotacji dookoła osi <110>.

EN

The microstructure and texture during deformation and early stages of annealing have been studied to elucidate the mechanism of cube and S-oriented grains formation in a commercial AA1050 alloy. Samples were deformed along two deformation modes to form different as-deformed texture components and then lightly annealed: one group was plane strain compressed (PSC) in a channel-die, whereas the second group was deformed by equal channel angular extrusion (ECAE). The textures were measured by X-ray diffraction and SEM/EBSD. It was found that the recrystallization behaviour of AA1050 alloy was related to the texture components developed during the previous cold deformation. After PSC, a standard β fibre texture is found (S, Cu, Bs components) whereas the ECAE samples are characterized by {124}<561> orientation with a slight scattering towards {100}<011>. A very weak cube texture component was observed in the samples after both deformation modes. During annealing cube and S-oriented grains were formed extensively in the PSC samples, primarily in association with near S-oriented as-deformed areas and characterized by <111> local misorientations. Despite the presence of cube fragments in the deformed state cube-oriented grains did not grow by recrystallization during annealing of the ECAE samples. Their main as-deformed texture components were ~20&-30o deviated from the S orientation. During recrystallization these transformed to two components of ~{100}<011> and ~{221}<114>-type essentially by <110> rotations.

7

Mechanizmy odkształcenia w metalach o sieci A1 o średniej i dużej energii błędu ułożenia

63%

Wajda W. , Paul H.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2009

|

tom R. 54, nr 12

869-874

PL

W artykule analizowano mechanizmy formowania się pasmowych niejednorodności odkształcenia w monokryształach miedzi, reprezentującej grupę metali o sieci A1 o średniej i dużej wartości energii błędu ułożenia (EBU) deformowanych w płaskim stanie odkształcenia. Orientacje monokryształów dobrano tak, aby reprezentowały krystality o symetrycznym i niesymetrycznym rozkładzie aktywnych systemów poślizgu. Wyniki doświadczalne wykorzystano do weryfikacji symulacji numerycznej odkształcania w warunkach ograniczonego płynięcia materiału. Symulację przeprowadzono z wykorzystaniem modelu materiału Cristal Plasticity.

EN

In this work the development of band like strain inhomogeneities in single crystals deformed in plane strain conditions was investigated. The investigation was carried out for the face centred cubic metals with medium and high stack fault energy (SFE). Initial orientation of single crystal was chosen to represent crystallites with symmetric and unsymmetric distribution of active slip system. The experimental results were used for numerical simulation confirmation. The Cristal Plasticity model was employed to describe crystal behaviour.

8

Deformation Microstructure And Texture Transformations In FCC Metals Of Medium-To-High Stacking Fault Energy: Critical Role Of Micro- And Macro-Scale Shear Bands

63%

Paul H. , Miszczyk M. M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

tom Vol. 60, iss. 3

2235--2246

EN

Microstructure and texture development in medium-to-high stacking fault energy face centred cubic metals were investigated in order to examine the role of lattice re-orientation on slip propagation across grain boundaries and to characterize the influence of micro- and macro-scale copper-type shear bands on textural changes at large deformations. Polycrystalline pure copper (fine - and coarse - grained) and fine-grained AA1050 alloy were deformed in plane strain compression at room temperature to form two sets of well-defined macroscopic shear bands. The deformation-induced sub-structures and local changes in crystallographic orientations were investigated mostly by scanning electron microscopy equipped with high resolution electron backscattered facility. In all the deformed grains within macro- shear bands a strong tendency to strain-induced re-orientation was observed. The flat, strongly deformed grains exhibited a deflection within narrow areas. The latter increased the layers’ inclination with respect to ED and led to kink-type bands, which are the precursors of MSBs. The mechanism of macro- / micro-shear bands formation is strictly crystallographic since in all the areas of the sheared zone, the crystal lattice rotated such that one of the {111} slip planes became nearly parallel to the shear plane and the <011> direction became parallel to the direction of maximum shear. This strain-induced crystal lattice rotation led to the formation of specific macro- / micro-shear bands components that facilitated slip propagation across the grain boundaries without any visible variation in the slip direction.

PL

W pracy badano zmiany strukturalne i teksturowe w metalach o sieci regularnej ściennie centrowanej związane z lokalną re-orientacją sieci krystalicznej wynikającą z formowania się mikro- i makro- pasm ścinania. Analizowano polikrystaliczne próbki miedzi oraz aluminium o czystości technicznej (stop AA1050) odkształcane w temperaturze otoczenia w próbie nieswobodnego ściskania do zakresu odkształceń, w których następuje wyraźne uformowanie się dwóch rodzin makroskopowych pasm ścinania. W badaniach wykorzystano skaningowy mikroskop elektronowy wyposażony w system automatycznego pomiaru orientacji lokalnych. Zaobserwowano, że w ziarnach umiejscowionych w obszarze makroskopowych pasm ścinania występuje ściśle zdefiniowana tendencja rotacji sieci krystalicznej, w wyniku której jedna z płaszczyzn typu {111} przyjmuje położenie zbliżone do położenia płaszczyzny ścinania, a jeden z kierunków typu <110> (lub <112>) wykazuje tendencję do sytuowania się równolegle do kierunku ścinania. Obserwowana w obszarze wnętrza pasm ścinania rotacja prowadzi do uformowania się specyficznej (mikro)tekstury, która umożliwia propagację poślizgów poprzez granice ziaren bez ‘istotnej’ zmiany kierunku ścinania.

9

Deformation and recrystallization behaviour of Al-1wt.%Mn alloy single crystals with unstable initial orientations

63%

Bijak M. , Paul H.

Inżynieria Materiałowa

|

2007

|

tom Vol. 28, nr 3-4

364-369

EN

The nucleation of recrystallized grains in deformed Al-lwt.%Mn alloy was examined in relation to the microstructural heterogeneities characteristic of specific grain orientations. The experiments concerned single crystals with unstable orientations of C{112}<111>, shear{100}<011> and cube{100}<001> deformed to strains of about 85% in channel-die plane strain compression at room temperature. The character of the bands and the new grain orientations were determined by systematic local orientation measurements in scanning electron microscopy (SEM) equipped with field emission gun (FEG) and electron backscattered diffraction (EBSD) facilities. During deformation the band-like strain inhomogeneities modify global texture by rotation towards characteristic texture components specific of particular crystallites. The shear bands developed within C oriented grains tend to rotate towards {100}<011>. Very strong deformation banding observed in the cube grain gives an initial orientation rotation about (+/-) TD towards {110}<011>. The shear orientation breaks up by deformation banding creating (+/-) TD rotated slices separated by transition bands which rotate ultimately to two symmetrical {112}<111> orientations. The initial recrystallization growth stage is characterized by new grains which possess orientations misoriented with respect to the orientations identified within the neighbouring deformed state by rotation around <112>, <111>, <110> and <123> axes. In most observed cases the migration of the newly formed grain boundaries occurred by mechanism linked to dislocation movement on the {111} planes, the most active in the deformation process.

PL

Monokryształy Al-l%wag. Mn o trzech różnych orientacjach początkowych: C{112}<111>, ścinania{100}<011> i sześciennej{100}<001> ściskano nieswobodnie do sumarycznych odkształceń ok. 85%, a następnie wyżarzano w celu uzyskania stanu częściowej rekrystalizacji. Naturę procesu formowania się określonych niejednorodności odkształcenia oraz związki krystalograficzne w początkowych stadiach rekrystalizacji analizowano z użyciem mikroskopii orientacji. Analizowano najbardziej typowe relacje orientacji pomiędzy nowymi ziarnami a ich zdeformowanym sąsiedztwem wynikające z rotacji dookoła selektywnie wybranych osi typu <112> oraz <111> ze zróżnicowanymi wartościami kąta dezorientacji. Dodatkowo wskazano na możliwość formowania się bardziej złożonych relacji wynikających z rotacji dookoła osi <110>, <221> i <123>, które zinterpretować można jako złożenie obrotów dookoła osi typu <112>.

10

The structure of shear bands in twinned fcc crystals and their influence on recrystallization nucleation

63%

Paul H. , Driver J. H.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2006

|

tom Vol. 54, nr 2

209-220

EN

The orientations of recrystallization nuclei and their adjacent as-deformed regions have been characterised in deformed single crystals of different metals (Ag, Cu, Cu-2%wt.Al and Cu-8%wtAl) in which twinning and/or shear banding occur. {112 }<111> oriented crystals of these metals have been compressed to different strains, then lightly annealed, and the crystallographic aspects of the recrystallization process along shear bands examined by local orientation measurement in TEM and SEM. The results clearly show the existence of a well-defined crystallographic relation between the local deformation substructure and the first recrystallized areas of uniform orientation. The first-formed nuclei always exhibit near 25--40° (<111>-<112>) type misorientations, in the direction of highest growth, with respect to one of the two main groups of the deformation texture components. The rotation axes can be correlated with the slip plane normal of highest activity. As recrystallization proceeds, recrystallization twinning develops strongly and facilitates rapid growth; the first and higher generations of twins then tend to obscure the initial primary crystallographic relation between the shear bands and recrystallization nuclei.

11

Charakterystyka bimetali cyrkon-stal zgrzewanych wybuchowo przy różnych parametrach procesu

63%

Prażmowski M. , Paul H.

Przegląd Spawalnictwa

|

2012

|

tom R. 84, nr 4

15-21

PL

W artykule przedstawiono wyniki prób związanych z doborem optymalnych parametrów procesu zgrzewania wybuchowego próbnych płyt z cyrkonu Zr 700 z dwoma gatunkami stali: SA-516 Gr. 70 i 10CrMo9-10. Badania prowadzono dla złączy w stanie wyjściowym, tj. bezpośrednio po zgrzewaniu wybuchowym. Poddano analizie zmiany strukturalne łączonych blach, ze szczególnym uwzględnieniem charakterystyki granicy połączenia. Wykonano badania właściwości mechanicznych otrzymanych platerów, tj. próbę ścinania, odrywania oraz zginania bocznego. Systematyczne pomiary rozkładu mikrotwardości pozwoliły na analizę zjawiska umocnienia materiału w wyniku procesu zgrzewania wybuchowego, zarówno w strefie bezpośrednio przy granicy połączenia, jak również w całym przekroju plateru. Analiza uzyskanych wyników pozwoliła na ocenę wpływu parametrów procesu zgrzewania wybuchowego na jakość uzyskanego połączenia, tj. jego charakterystykę oraz właściwości wytrzymałościowe. Stwierdzono, że optymalne właściwości można uzyskać przy najniższych z zastosowanych parametrów procesu.

EN

The paper presents the results of trials aimed at selecting optimal parameters of the explosion welding process for test zirconium plates with two grades of steel – SA- 516 Gr 70 and 10CrMo9-10. The research was carried out for as-bonded welds, i.e. immediately following explosion welding. Structural changes of the joined sheets underwent analysis, particularly focusing on the characteristic of the bond boundary. Mechanical properties of the clads were tested by shearing, peel test and lateral bending. Systematic measurements of microhardness enabled analysing the strengthening of the material at the bond zone and throughout the whole section of the clad. The analysis make possible the description of the process parameters influence on the quality of the bond, i.e. its morphology and strength properties. It was concluded that the optimal properties of the clad can be achieved with the lowest values of the process parameters.

12

Effect of shear bands on texture evolution in middle-high stacking fault energy metals as characterized on model polycrystalline copper

63%

Paul H. , Driver J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2009

|

tom Vol. 54, iss. 1

19-27

EN

Periodic crystal lattice rotations within compact clusters of shear bands (SB), developed in copper (purity of 99.98%), have been characterized to examine the role of lattice re-orientation within grains on slip propagation across grain boundaries. Polycrystalline copper (grain size 50m) was deformed 50% in plane strain compression at room temperature to form two sets of well-defined macroscopic shear bands (MSB). The deformation-induced sub-structures and local changes in crystallographic orientations were investigated by FEG-SEM, equipped with high resolution EBSD. In all the deformed grains examined (within MSBs) a strong tendency to strain-induced re-orientation could be observed. Their crystal lattice rotated in such a way that one of the {111} slip planes became nearly parallel to the direction of maximum shear. A natural consequence of this rotation is the formation of a specific MSB microtexture which facilitates slip propagation across grain boundaries without any visible variation in the slip direction although the slip plane did not coincide exactly in the adjacent grains.

PL

W pracy analizowano zmiany orientacji sieci krystalicznej w obszarach zwartych pakietów makroskopowych pasm ścinania (PS) w polikrystalicznej miedzi o czystości 99.98% i o wyjściowej wielkości ziaren 50μm. Szczególna uwagę skoncentrowano na zagadnieniu propagacji PS poprzez granice ziaren. Próbki odkształcano w płaskim stanie w próbie nieswobodnego ściskania, w temperaturze otoczenia, do momentu, gdy następowało uformowanie się dwu rodzin makroskopowych pasm ścinania. Rozwój tekstury dyslokacyjnej oraz zmiany orientacji analizowano za pomocą systemów pomiaru orientacji lokalnych w mikroskopie skaningowym i transmisyjnym. We wszystkich analizowanych ziarnach w obszarze makroskopowych pasm ścinania obserwowano silna tendencje do rotacji sieci krystalicznej. Kierunek rotacji związany był z obrotem sieci krystalicznej do takiego położenia, w którym jedna z płaszczyzn typu {111} pokrywa się z płaszczyzną ścięcia. Naturalna konsekwencja takiej rotacji jest uformowanie się specyficznej mikrotekstury makroskopowych pasm ścinania. Rotacja ta umożliwia także propagacje pasm poprzez granice ziaren bez widocznej zmiany w kierunku ścięcia.

13

Optimisation of parameters of single crystal model for aluminium bicrystals

63%

Wajda W. , Paul H.

Computer Methods in Materials Science

|

2011

|

tom Vol. 11, No. 2

357-363

EN

The single crystal plasticity model is commonly used to simulate single- and bicrystal material behaviour. However the parameters for the model are difficult to flnd in the literaturę. In the paper inverse technique was used to obtain the parameters. Obtained parameters were applied to simulate behaviour of the plain strain compressed bicrystal. The results were validated by experiment. The experimental part (for validation purpose) focused on local orientation changes during plain strain compression of different aluminium bicrystals. Bicrystals composed of cube/hard {100) less than 001 greater than/{110}greater than 011> and cube/Goss {100}less than 001greater than/{110} less than 001 greater than oriented grains were chosen. In both cases/configurations, the grains boundaries were parallel to compression planes. The analysis of the deformed samples was carried out at various scales by means of optical and scanning electron microscopy.

PL

Implementacja modelu "Crystal Plasticity" do programu Abaqus jest powszechnie używana do symulacji odkształcenia materiałów mono i bikrystalicznych. Niemniej jednak, w literaturze nie są dostępne stałe materiałowe dla tego modelu. W artykule zastosowano analizę odwrotną do pozyskania stałych materiałowych. Otrzymane parametry zostały wykorzystane i zweryfikowane w oparciu o dane doświadczalne ze ściskania bikryształów aluminium.

14

Zachowanie stopu aluminium AA1050 w procesie ECAP i rekrystalizacji z uwzględnieniem zmian teksturowych

63%

Poplewska J. , Paul H.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2013

|

tom R. 58, nr 11

779--784

PL

W artykule analizowano zmiany strukturalne i teksturowe zachodzące w materiale poddanym silnemu odkształceniu plastycznemu a następnie wyżarzaniu aż do uzyskania stanu całkowitej rekrystalizacji. Materiałem badawczym był komercyjny stop aluminium AA1050 wycięty z blachy walcowanej na gorąco. Silne odkształcenie plastyczne uzyskano w wyniku przeciśnięcia materiału przez kanał kątowy (matryca ECAP) w zakresie do sześciu przepustów, wg. drogi A — bez rotacji próbki pomiędzy kolejnymi przepustami. Wyżarzanie przeprowadzono w zakresie temperatur od 100 do 350 °C przez 1 godz. Uzyskując różny stopień zaawansowania procesu rekrystalizacji. Zmiany dokonujące się w obrazie mikrostruktury i tekstury stopu AA1050 analizowano z wykorzystaniem dyfrakcji rentgenowskiej i dyfrakcji elektronów wstecznie rozproszonych w skaningowym mikroskopie elektronowym (EBSD/SEM). Uzyskane wyniki jednoznacznie pokazują, iż przemiana tekstury zachodzi w temperaturze około 270 °C, czemu towarzyszy gwałtowny rozrost ziarna. Drobnoziarnista struktura (dśr < 1 μm) wytworzona w procesie odkształcenia jest zachowana do temperatury ok. 200 °C. Powyżej tej temperatury ulega silnemu rozrostowi oraz następuje utrata jednorodności rozkładu wielkości ziaren.

EN

The main aim of the experiment was to analyze the microstructure and texture changes during recrystallization of commercial AA1050 aluminum alloy. The samples were processed by equal channel angular pressing (ECAP) along route A up to six passes and then annealed for 1 hour at temperatures ranged between 100 and 350 °C, to obtain different states of recrystallization. Studies carried out using scanning electron microscopy equipped with high-resolution electron backscattered diffraction facility (EBSD). An additional analysis was made by means of X-ray diffractometer. The obtained results showed that at lower annealing temperatures, the material retains ultra-fine grain structure formed by ECAP. At higher annealing temperatures rapid grain growth appears and transformation of flattened grains into nearly equiaxed ones was observed. The {111} pole figures showed in the deformed and partially recrystallized states two, nearly complementarily oriented texture components. At the temperature of 270 °C these texture components were changed into other two dominant (also complementarily or twin-related) ones.

15

Deformation Behaviour of Channel-Die Compressed Al Bicrystals with {100}<001>/{110}<011> Orientation

63%

Paul H. , Driver J. H.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2005

|

tom Vol. 50, iss. 1

209--218

EN

The formation of band-like heterogeneities in deformed grains and the evolution of their microtexture components during large plastic deformations is examined in Al bicrystals. The study has focussed on bands developed by plane strain compression in {100}< 001 >/}110}< 011> (soft/hard)-oriented high purity aluminium bicrystals with the boundary plane situated parallel to the compression plane. The character of the bands was determined by systematic local orientation measurements using EBSD in SEM-FEG scanning electron microscope and also by transmission electron microscopy (TEM/CBED) at specific locations. The bicrystal deformation analysis shows that the microtexture evolution in each crystallite is quite dierent. Very strong deformation banding in the ‘cube’ grain is initiated by strain incompatibilities and giving initial rotations about transveres direction. At very high strains where the flow is inhomogeneous, clearly defined rotations about a <112> axis are observed, suggesting localized single {111}<110> slip in areas of the band. The ‘hard’ {110}<011>-oriented grains are more stable under plane strain conditions except for the zone near the grain boundary where strong micro-textural/structural disturbances are observed.

PL

W pracy analizowano problem formowania się pasmowych niejednorodności odkształcenia oraz ich wpływ na ewolucję mikrostruktury i tekstury stanu odkształconego. Analiza bazuje na pasmach formujacych się w bikryształach aluminium o układzie orientacji ziaren {100}<001>/{110}<011>, z granicą pomiędzy krystalitami usytuowaną równolegle do płaszczyzny ściskania, poddanych nieswobodnemu ściskaniu. Identyfikacje mechanizmów odpowiedzialnych za obserwowane tendencje rotacji sieci krystalicznej przeprowadzono z użyciem transmisyjnej (TEM) i skaningowej (SEM) mikroskopii elektronowej, wykorzystujących techniki pomiaru orientacji lokalnych. Zachowanie umocnieniowe oraz ewolucja początkowej orientacji obydwu krystalitów formujących bikryształ są całkowicie odmienne. Ziarna o orientacji {100}<001> wykazują silną tendencję do formowania pasm odkształcenia. Z krystalograficznego punktu widzenia proces przejścia od orientacji osnowy do orientacji pasma, stowarzyszony jest z rotacją sieci krystalicznej dookoła osi <112> sugerującej aktywacje pojedynczego poślizgu typu {111}<110>. Krystality o orientacji {110}<110>, w badanym zakresie deformacji są bardziej stabilne, za wyjątkiem obszarów bezpośrednio przylegających do granicy ziaren gdzie obserwowano wystąpienie silnych zaburzeń sieci krystalicznej.

16

Modeling of microstructure and texture evolution of channel-die deformed aluminum bicrystals with {100}<001>/{110}<011> grains orientation

63%

Wajda W. , Paul H.

Computer Methods in Materials Science

|

2009

|

tom Vol. 9, No. 2

277-282

EN

The polycrystalline aggregate is composed from many grains randomly oriented. Due to single crystal anisotropy each grain, depending on its orientation, exhibits different strain stress behavior. Mechanical properties of the polycrystalline specimen are result of orientation of all grains and its mutual interaction in the material. In addition there is a tendency observed experimentally to accumulate deformation close to grain boundary of differently oriented grains. As consequence, the highly deformed volumes of the crystal in the case of further metal forming may become privileged places of the nucleation of new recrystallized grains. In order to gain knowledge of material behavior close to grain boundary plain strain compression test was performed on aluminum bicrystal. The cube {100}<001> and the hard {110}<011> set of grain orientations were chosen for this investigation. Both grains represent quite different strain hardening behaviour, i.e. {100}<001> oriented grain is very soft, whereas {110}<011> is very hard, due to value of Taylor factors equal square root of 6 and two times square root of 6, respectively. The experimental investigation of deformation was supported by numerical analysis of bicrystal deformation. In order to simulate crystal behavior single crystal plasticity model was implemented in commercial ABAQUS Finite Element (FE) software. In this work the case of cube hard bicrystal was used for validation of the single crystal plasticity model for its further usage with different materials and orientations.

PL

W pracy badano mechanizmy deformacji przy granicy ziaren bikryształu aluminium o orientacji {100}<001>/{110} J <011> (kubiczna - twarda) odkształconego w płaskim stanie odkształcenia. Analizę zachowania się materiału w pobliżu granicy prowadzono przy pomocy mikroskopii optycznej, skaningowej i transmisyjnej. Otrzymane wyniki porównano z danymi obliczonymi przy pomocy metody elementów skończonych (MES). Do opisu zachowania się materiału wykorzystano model „crystal plasticity", który umożliwił uwzględnienie krystalograficznych aspektów deformacji (orientacji krystalitów, rotacji sieci krystalicznej, itp.).

17

Crystal lattice rotation in channel-die deformed al bicrystals with {100}<001>/{100}<011> AND {100}<001>/{110}<001> orientations

51%

Paul H. , Litwora A. , Bijak M.

Inżynieria Materiałowa

|

2004

|

tom R. XXV, nr 3

540-544

EN

The issues of band-like inhomogeneties of deformed structure and the evolution of their microtexture components are addressed. The analysis is based on bands development by plane strain compression in {100}<001>/{100}<011> and {100}<001>/{110}<001> oriented high purity aluminium bicrystals with boundary planes situated nearly perpendicular to the compression plane. Substantial progress in understanding the character of these bands was possible due to systematic local orientation measurements using scanning electron microscopy (SEM) equipped with field emission gun (FEG). Goss {110}<001> oriented grains are stable within the range of applied deformations whereas the 'cube' {100}<001> and 'shear' {100}<011> grain orientations are very unstable under plane strain conditions and develop band-like inhomogeneities of deformation.

PL

W pracy analizowano formowanie się niejednorodności odkształcenia oraz ewolucję ich wewnętrznej mikrotekstury. Badania prowadzono na bikryształach aluminium o układzie orientacji {100}<001>/{100}<011> i {100}<001>/{110} <001> z granicą ziaren usytuowaną równolegle do płaszczyzny ściskania. Opisu dominujących systemów poślizgu odpowiedzialnych za obserwowane tendencje rotacji sieci krystalicznej dokonano w oparciu systematyczne pomiary orientacji w mikroskopie skaningowym wyposażonym w działo o emisji polowej. Ziarna o orientacji 'goss'{110}<001>są stabilne w szerokim zakresie odkształceń podczas gdy krystality o orientacjach 'cube'{100}<001> oraz 'shear' {100}<011>są silnie niestabilne w próbie nieswobodnego ściskania i sprzyjają rozwojowi pasmowych niejednorodności odkształcenia.

18

Ocena bilansu energetycznego procesu wyciskania z wymuszoną zmianą drogi odkształcenia

51%

Żmudzki A. , Wajda W. , Paul H. , Pietrzyk M.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2006

|

tom R. 51, nr 5

260-266

PL

Przeanalizowano proces wyciskania aluminium i jego stopów z wykorzystaniem dodatkowych oscylacji narzędzia wprowadzających zmienną drogę odkształcenia (KOBO). Porównano proces pod kątem zwiększonego wydatku energetycznego, z metodami konwencjonalnymi. W artykule przedstawiono wyniki komputerowych symulacji (MES) procesu wyciskania typu KOBO. Do symulacji wykorzystano program FORGE 3. Przeanalizowano bilans energetyczny procesu dla różnych konfiguracji narzędzi oraz modeli materiałów. Dodatkowo poruszony został problem żywotności narzędzi pracujących pod dużym obciążeniem w kierunku obwodowym.

EN

The aluminium and its alloys extrusion process with additional die oscilation introducing strain path change induced by deformation (KOBO) was analyzed. The KOBO process was compared with conventional one, from the point of view of enlarged energy outlay. Results of FEM computations of extrusion using FORGE 3 code, are presented in the paper. The energy balance was analysed for different dies configurations and material models. Additionally, the die wear problem, in case of working in hard conditions, was raised.

19

Characteristics of superplastic state of the 2XXX - type alloy after thermomechanical treatment

51%

Król J. , Tałach-Dumańska M. , Paul H.

Archives of Metallurgy

|

2002

|

tom Vol. 47, iss. 4

433-444

EN

The suitable structure of an alloy affects its superplastic properties due to a basic mechanisms of superplastic deformation. A fine structure of equiaxial grains appears in the alloy provided there are dispersoids and intermetallic compounds of certain size and distribution. The composition of the 2XXX - type alloy (with Ni - addition) as well as a special thermomechanical treatment allowed to obtain a suitable structure of 15 microm-grain size and an equiaxial shape. The formation of such microstructure was investigated using optical, scanning and electron microscopy, as well as X-ray phase analysis techniques. The X-ray and electron microscopy with EDAX analyser allowed to deterniine the type and morphology of the intermetallic cornpounds, very important to generation the fine-grained structure. The superplastic state regarding quality of the structure was verified in tensile tests performed at the range of deformation rates between 1.4 x 10-4 to 7 x 10-3s-1 and at temperatures from 789 K to 839 K, which allowed to attain the elongation above 300% and strain rate sensitivity coefficient m = 0.509.

PL

Podstawowy mechanizm odkształcenia nadplastycznego, poslizg po granicach ziarn, jest ściśle związany ze strukturą i własnościami nadplastycznymi stopu. Wygenerowanie drobnokrystalicznej, równoosiowej struktury w badanym stopie jest związane z obecnością w nimdyspesoidów i związków międzymetalicznych o okreslonej ilości, wielkości i rozłożeniu. Tak skład stopu jak i okreslona obróbka termomechaniczna pozwoliły na otrzymanie struktury o średniej wielkości ziarna ok. 15 mikrom.i równoosiowym kształcie. Badania strukturalne stopu prowadzono z zastosowaniem optycznej, skanningowej i elektronowej mikroskopii oraz rtg. analizy fazowej. metody rtg. analizy fazowej oraz elektronowej mikroskopii z analizatorem EDAX pozwoliły na okreslenie typu i morfologii związków międzymetalicznych istotnych do wytworzenia drobnoziarnistej struktury stopu. Jakość struktury stanu nadplastycznego, weryfikowana w próbach rozciągania przeprowadzonych w temperaturach od 789K do 839K i przy szybkościach odkształcenia od 1.4 x 10-4 to 7 x 10-3s-1, pozwoliła na uzyskanie wydłużenia powyżej 300% i współczynnika czułości na szybkość odkształcenia m=0.509.

20

Wpływ obróbki cieplnej na zmiany strukturalne oraz własności mechaniczne bimetali Ti/Ni wytwarzanych metodą spajania wybuchowego

51%

Bański R. , Paul H. , Prażmowski M. , Miszczyk M.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2012

|

tom R. 57, nr 5

312-318

PL

Zmiany, jakie dokonują się w strefie połączenia poszczególnych warstw w wyrobach spajanych wybuchowo są kluczowe dla zmian we właściwościach użytkowych platerów. W niniejszej pracy analizowano układ Ni/Ti (alloy 201/Gr.1) wykonany z blach o małej grubości (1 mm/1 mm), łączonych technologią zgrzewania wybuchowego. Badaniom poddano platery w stanie "po połączeniu" oraz po zabiegach obróbki cieplnej, symulujących rzeczywiste warunki pracy. Zmiany mikrostruktury, składu chemicznego oraz własności mechanicznych bimetalu analizowano z wykorzystaniem mikroskopii optycznej oraz elektronowej mikroskopii skaningowej (SEM), jak również poprzez pomiary mikrotwardości. Szczególną uwagę skoncentrowano na zmianach, jakie dokonują się w obszarach położonych w pobliżu strefy połączenia. Analiza zmian składu chemicznego, jakie dokonują się w pobliżu warstwy spojenia, prowadzona była z wykorzystaniem SEM wyposażonego w system EDX. Natomiast zmiany morfologiczne (np. formowanie się strefy drobnokrystalicznej) oraz zmiany w topografii orientacji w nanoobszarach analizowano z wykorzystaniem systemu pomiaru orientacji lokalnych w SEM. W pracy opisano zróżnicowane przypadki występowania obszarów warstwy przetopionej. W platerach w stanie "po połączeniu" zidentyfikowano obszary przetopione, występujące sporadycznie w zawinięciu fal. Badania stereologiczne tych obszarów pozwoliły na wyznaczenie, tzw. równoważnej grubości przetopień (współczynnik RGP). Współczynnik RGP dla tych złącz jest niewielki (max. do 4,73 [mi]m). W złączach po zgrzewaniu i obróbce cieplnej pomiędzy Ni a Ti zidentyfikowano również dodatkową warstwę przejściową, nie występującą w platerach w stanie wyjściowym bez obróbki cieplnej. Pomiary mikro-twardości wykazały znaczne umocnienie w obszarze złącza (do 200-250 HV0,2) oraz skokowo jego wzrost w warstwach przetopionych (do 811 HV0,2). Obróbka cieplna platerów spowodowała spadek umocnienia w tych obszarach. Analiza otrzymanych wyników wykazała, że technologia zgrzewania wybuchowego pozwala na uzyskanie bimetalu z blach o małych grubościach o dobrej jakości połączenia.

EN

The events that occurs close to the interface of explosively welded bimetallic components are of key importance for functional properties of clads. This research study is focused on microstructural changes that occurs close to the interface of explosively welded Ni/Ti (alloy 201/Gr.1) sheets (1 mm/1 mm). The changes in microstructure, chemical composition and mechanical properties were analysed using optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM) equipped with EDX and EBSD systems as well as through the microhardness measurements. The studies were focused on a detailed characterization of the intermediate layers close to the interface, i.e. an identification of the intermetallic phases and the possible interdiffusion between the Ni and the Ti. The obtained results showed that explosive welding technology allows manufacturing of a "good" bimetals composed of thin sheets. The wavy and the flat interfaces between the bonded metals were outlined by a characteristic sharp transition; there is no mechanical mixing between the welded materials in the solid state. However, the explosive jet heating gives rise to a significant increase of temperature and to melting some volumes of both sheets at the Ni/Ti interface. A few kinds of intermetallic compounds of the NimTin - type were identified inside the melted volumes and those mostly populated take a form a thin continuous layer. Interest is also directed towards the detailed characterization of the morphology of the intermetallic compounds.