Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Katedra Materiałów Metalicznych i Nanoinżynierii : oferta zadań naukowo-badawczych

100%

Szczerba M. S.

|

tom R. 54, nr 5

291-292

2

Deformation geometry of copper single crystals tested in tension

63%

Tokarski M. , Szczerba M. S.

|

tom 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.

3

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

63%

Bajor T. , Szczerba M. S.

|

tom 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.

4

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

51%

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

|

tom 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.