Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Symulacje odkształcania aluminium z wykorzystaniem modelu Crystal Plasticity

100%

Wajda W.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2013

|

tom T. 24, nr 4

243--251

PL

W artykule przedstawiono problem symulacji zachowania się materiału podczas przeróbki plastycznej z wykorzystaniem Metody Elementów Skończonych (MES). W odróżnieniu od konwencjonalnej symulacji MES do opisu zachowania się materiału wykorzystano model Crystal Plasticity (CP). Główną zaletą tego modelu jest możliwość jednoczesnego opisu umocnienia materiału oraz rozwoju tekstury podczas deformacji. Model ten jednak wymaga identyfikacji parametrów, które nie są powszechnie dostępne w literaturze. W przedstawionej pracy do identyfikacji parametrów wykorzystano metodę odwrotną. Zidentyfikowano parametry modelu dla monokryształów aluminium, a następnie zastosowano je do symulacji odkształcana polikrystalicznego aluminium. Otrzymane wyniki są zgodne z wynikami doświadczalnymi odkształcania polikrystalicznego aluminium.

EN

The paper focused on the problem of simulation of material behaviour during forming process. The simulation is carried out by Finite Element Method (FEM). In contrary to conventional FEM simulation to describe material behaviour Crystal Plasticity (CP) model was used. Main advantage of the model is possibility of simultaneous description of material hardening and texture development during deformation. Nevertheless, the model usage requires its parameters identification, which are not commonly available in literature. In this work inverse method was used to identify the models parameters. First, the parameters were identified for aluminum single crystal, subsequently they were used for simulation of polycrystalline aluminum behaviour during deformation. Obtained results are in good agreement with those commonly observed in polycrystalline aluminum deformation experiments

2

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.

3

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.

4

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.).

5

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.

6

Application of crystal plasticity model for simulation of polycrystalline aluminum sample behavior during plain strain compression test

51%

Wajda W. , Madej Ł. , Paul H.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

tom Vol. 58, iss. 2

493--496

EN

Capabilities of crystal plasticity finite element (CPFE) model in application to modeling polycrystalline aluminum sample behavior during plain strain compression test are discussed within the present work. To simplify analysis of material behavior during plain strain compression the aluminum specimen is composed of only three grains, both in experiment and numerical simulation. To reconstruct appropriate grains morphology a digital material representation (DMR) technique is used. The predicted/calculated values of loads and pole figures are compared with the experimental data. Calculated results remain in good agreement with experimental data what highlight predictive capabilities of the proposed approach in modeling material behavior under loading conditions. The conclusions regarding model capabilities and possible improvements during further work are also drawn in the paper.

PL

W artykule przedstawiono możliwości opisu zachowania umocnieniowego, polikrystalicznej próbki aluminiowej ściskanej w płaskim stanie odkształcenia, z wykorzystaniem modelu plastyczności kryształu i Metody Elementów Skończonych. Ściskana próbka składała się z trzech ziaren, co ułatwiło analizę jej zachowania umocnieniowego oraz weryfikacje wyników numerycznych. Zastosowanie modelu plastyczności kryształów do symulacji zachowania odkształceniowego próbek polikrystalicznych wymaga odwzorowania rzeczywistej (mikro)struktury próbki, do czego wykorzystano koncepcje Cyfrowej Reprezentacji Materiału (DMR - ang. Digital Material Representation). Metoda DMR umożliwia rekonstrukcje morfologii oraz określenie początkowej orientacji ziaren w symulacji. Wyniki obliczeń w postaci figur biegunowych oraz naprężenia w funkcji odkształcenia zostały porównane z wynikami doświadczalnymi. Obliczone wyniki wykazują dobra zgodność z doświadczeniem. W artykule omówiono wyniki porównania oraz przedstawiono wnioski głównie dotyczące kierunku udoskonalenia modelu w dalszej pracy.

7

Właściwości staliwa L20HGSNM modyfikowanego borem i tytanem

51%

Sobula S. , Dąbal B. , Tęcza G. , Wajda W.

Przegląd Odlewnictwa

|

2012

|

tom Vol. 62, nr 3-4

136-138

PL

Potrzeba wytwarzania odlewów spełniających wysokie wymagania użytkowe, skłania do poszukiwania coraz to lepszych i efektywniejszych metod poprawy właściwości staliwa. Cele te mogą być realizowane poprzez zmniejszenie zanieczyszczeń (wtrącenia i gazy) w ciekłej stali, modyfikację mikrostruktury. a także przez obróbkę cieplną. W artykule przedstawiono wpływ modyfikacji staliwa niskostopowego o zawartości 0,22%C; 0,8%Si; 1%Mn; 0,7%Cr; 0,15%Mo; 1%Ni za pomocą tytanu i boru. Wykazano, że wprowadzenie 0,002%B wywiera silny wpływ na strukturę w stanie lanym. Po ulepszaniu cieplnym, zarówno mikrostruktura jak i właściwości mechaniczne różniły się nieznacznie na korzyść staliwa modyfikowanego borem.

EN

The need of producing castings fulfilling high functional requirements inclines to looking for better and more efficient methods of cast steel properties improvement. These aims can be realised by reducing contaminations (inclusions and gases) in liquid steel, modification of its microstructure and by a heat treatment. An influence of the modification of low alloyed cast steel containing: 0.22%C; 0.8%Si; 1%Mn; 0.7%Cr; 0.15%Mo; 1%Ni by means of titanium and boron - is presented in the paper. It was shown that introduction of 0.002%B has a strong influence on the structure in as-cast condition state. After the heat treatment, both the microstructure and mechanical properties differed slightly in favour of the boron modified cast steel.

8

Structure fields in the solidifying cast iron roll

51%

Wołczyński W. S. , Guzik E. , Kania B. , Wajda W.

Archives of Foundry Engineering

|

2010

|

tom Vol. 10, iss. 1 spec.

41--46

EN

Some properties of the rolls depend on the ratio of columnar structure area to equiaxed structure area created during roll solidification. The C → E transition is fundamental phenomenon that can be apply to characterize massive cast iron rolls produced by the casting house. As the first step of simulation, a temperature field for solidifying cast iron roll was created. The convection in the liquid is not comprised since in the first approximation, the convection does not influence the studied occurrence of the C → E (columnar to equiaxed grains) transition in the roll. The obtained temperature field allows to study the dynamics of its behavior observed in the middle of the mould thickness. This midpoint of the mould thickness was treated as an operating point for the C → E transition. A full accumulation of the heat in the mould was postulated for the C → E transition. Thus, a plateau at the T(t) curve was observed at the midpoint. [...] A simulation was performed for the cast iron rolls solidifying as if in industrial condition. Since the incubation divides the roll into two zones: C and E; (the first with columnar structure and the second with fully equiaxed structure) some experiments dealing with solidification were made on semi-industrial scale.

9

Modyfikacja staliwa niskostopowego Cr-Mn-Si-Ni-Mo borem, tytanem i MZR

51%

Sobula S. , Tęcza G. , Krasa O. , Wajda W.

Archives of Foundry Engineering

|

2013

|

tom Vol. 13, iss. 3 spec.

153--156

PL

Staliwo niskostopowe jest materiałem o bardzo dobrych właściwościach mechanicznych, chętnie stosowanym na elementy maszyn pracujących w warunkach dużych obciążeń, a także w warunkach zużycia ściernego. Świetne właściwości wytrzymałościowe otrzymywane podczas produkcji odlewów z tego staliwa (Rm>1300 MPa), są uzyskiwane kosztem obniżenia plastyczności, która nie przekracza 10%. Dlatego celem badań była taka modyfikacja mikrostruktury, która pozwoliłaby otrzymać rozdrobnienie ziarna w stanie lanym, gwarantujące dobrą plastyczność po obróbce cieplnej odlewów. W artykule omówiono wyniki modyfikacji mikrostruktury staliwa L20HGSNM o zawartości 0,19÷0,23 %C; 0,75÷0,86 %Si; 0,93÷1,02 %Mn; 0,60÷0,65 %Cr; 1,02÷1,10 %Ni i 0,13÷0,16 %Mo. Modyfikację przeprowadzono przy pomocy żelazoboru, żelazotytanu i miszmetalu. Modyfikatory wprowadzano podczas spustu stali do kadzi. Stal odlewano do form piaskowych. Próbki do badań wycinano z wlewków typu Y przylanych do odlewów. Badano wpływ modyfikatorów na strukturę w stanie lanym, a także właściwości mechaniczne po ulepszaniu cieplnym. Uzyskano wydłużenie staliwa powyżej 12% przy wytrzymałości na rozciąganie przekraczającej 1000 MPa.

EN

The low alloy cast steels have the good mechanical properties, and it finds wide area of applications in the manufacture of this parts, which work with high dynamic loads and in wear conditions. High strength obtained during manufacturing process results in a decrease of the elongation which hardly ever is over 10%. The aim of investigation was grain refinements which leads to small grain size in as-cast condition, resulting in a fine martensite, and an increase of the ductility. In this paper effects of grain refinement is observed in L20HGNM cast steel containing: 0,19÷0,23 %C; 0,75÷0,86 %Si; 0,93÷1,02 %Mn; 0,60÷0,65 %Cr; 1,02÷1,10 %Ni i 0,13÷0,16 %Mo. The grain refinement was treated by ferroboronium, ferrotitanium, and rare earth elements (REM). The refinement elements were introduced to the ladle during tapping. The steel was casted to the sand molds. Specimens were machined from keel-block coupons. The influence of modifying elements on the as-cast microstructure and mechanical properties after heat treatment were examined. It was obtained elongation over 12% and ultimate tensile strength over 1000 MPa.

10

Interplay between temperature gradients field and C → E transformation in solidifying rolls

51%

Wołczyński W. , Guzik E. , Kania B. , Wajda W.

Archives of Foundry Engineering

|

2009

|

tom Vol. 9, iss. 4

254-260

EN

At first step of simulation a temperature field for solidifying cast steel and cast iron roll has been performed. The calculation does not take into account the convection in the liquid since convection has no influence on the proposed model for the localization of the C → E (columnar to equiaxed grains) transformation. However, it allows to study the dynamics of temperature field temporal behavior in the middle of a mould. It is postulated that for the C → E transition a full accumulation of the heat in the mould has been observed (plateau at the T(t) curve). The temporal range of plateau existence corresponds to the incubation time for the full equiaxed grains formation. At the second step of simulation temporal behavior of the temperature gradient field has been studied. Three ranges within temperature gradients field have been distinguished for the operating point situated at the middle of mould: a/ for the formation of columnar grains zone, ([...] and high temperature gradient [...]), b/ for incubation of the liquid to the C → E transformation, ([...] no temperature gradient changes [...]), c/ for equiaxed grains growth, ([...] and moderate temperature gradient [...]). T - temperature, r - roll radius. It is evident that the heat transfer across the mould decides on the temporal appearance of incubation during which the solidification is significantly arrested and competition between columnar and equiaxed growth occurs. Moreover solidification with positive temperature gradient transforms into solidification with negative temperature gradient (locally) after the incubation. A simulation has been performed for the cast steel and cast iron rolls solidifying as in industry condition. Since the incubation divides the roll into to parts (first with columnar structure, second with equiaxed structure) some experiments dealing with solidification have been made in laboratory scale. Finally, observations of the macrosegregation or microsegregation and phase or structure appearance in the cast iron ingot / roll (made in laboratory) has also been done in order to confront them with theoretical predictions. An equation for macrosegregation identification is suggested. Additionally, a new equation for redistribution studied across a given grain and its surrounding (precipitates) is also delivered. The role of the back-diffusion parameter is emphasized as a factor responsible for homogenization of the massive roll ingots.

11

Analiza wpływu mikrostruktury na własności mechaniczne z wykorzystaniem cyfrowej reprezentacji materiału

51%

Wajda W. , Madej Ł. , Paul H.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2012

|

tom R. 57, nr 11

742-748

PL

Artykuł przedstawia zastosowanie techniki Cyfrowej Reprezentacji Materiału do analizy wpływu mikrostruktury na własności mechaniczne materiału. W pracy opisano metodę Cyfrowej Reprezentacji Materiału oraz przykładowe sposoby odtwarzania/ rekonstrukcji morfologii mikrostruktur. W połączeniu z modelem plastyczności kryształów, technika ta umożliwia śledzenie rozwoju tekstury w trakcie odkształcania materiału w kolejnych elementach mikrostruktury. Wymagane parametry materiałowe do modelu plastyczności kryształów uzyskano stosując metodę odwrotną (ang. inverse method). Weryfikację techniki Cyfrowej Reprezentacji Materiału przeprowadzono przez porównanie wyników obliczonych z doświadczalnymi.

EN

The article presents application of the Digital Material Representation technique to analyze the influence of microstructure on the mechanical properties of the material. The method of Digital Material Representation, in particular examples of techniques of microstructures reconstruction are presented within the work. In conjunction with the crystal plasticity model, the developed technique allows to track the development of texture during material deformation. All the required material parameters for the crystal plasticity model were obtained using an inverse analysis method. The validation of mentioned techniques was made by comparing calculated and experimental results.

12

Narzędzie wspomagające analizę numeryczną odkształceniowego zachowania się materiałów polikrystalicznych z wykorzystaniem modelu plastyczności kryształów

51%

Sitko M. , Wajda W. , Madej Ł.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2012

|

tom R. 57, nr 10

293-298

PL

W artykule przedstawiono model plastyczności kryształów (CP - crystal plasticity) sprzężonego z modelem cyfrowej reprezentacji materiału (DMR ang. Digital Material Representation). Dla ułatwienia przygotowania danych wejściowych do symulacji opracowano dedykowany program komputerowy wspomagający pracę z modelami plastyczności kryształów. Zastosowanie cyfrowej reprezentacji materiałów do odwzorowania mikrostruktury materiału w połączeniu z modelem CP pozwoliło na przeprowadzenie symulacji numerycznej deformacji próbki w płaskim stanie odkształcenia i analizę niejednorodności odkształcenia. Niejednorodność odkształcenia jest modelowana z uwzględnieniem zmian morfologii ziaren jak również zmian ich orientacji krystalograficznej. Kolejne etapy analizy niejednorodności odkształcenia z wykorzystaniem modeli CP i DMR są omówione w ramach niniejszej pracy.

EN

Part of the research dedicated to development of a user friendly numerical system based on the digital material representation (DMR) idea is the subject of the present paper. To facilitate preparation of a complex numerical model for modeling evolution of crystallographic orientation in subsequent grains during plastic deformation a dedicated computer program has been developed. Description of the developed program as well as its capabilities are discussed within the paper. Examples of application are presented using the numerical model of plane strain compression as a case study. As a result strain and stress inhomogeneities, changes in grain morphology as well as evolution of crystallographic orientations during deformation are easily modeled.

13

Odkształceniowe zachowanie monokryształów stopu aluminium Al-1%Mn

45%

Wajda W. , Bijak M. , Paul H. , Madej Ł. Ł. , Trębacz L.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2007

|

tom R. 52, nr 11

664-668

PL

Badano wpływ pasmowych niejednorodności odkształcenia na umocnieniowe zachowanie się monokryształów stopu Al-1%Mn odkształcanego w próbie nieswobodnego ściskania. Wybrano orientacje niestabilne: sześcienną-{100}<001>, ścinania-{100}<011> oraz C-{112}<111>. Odkształcenie przeprowadzono w temperaturze pokojowej w matrycy kanalikowej, w kilku etapach, do sumarycznego zgniotu wynoszącego ok. 85 %. Zmiany mikrostruktury i tekstury badano za pomocą mikroskopii elektronowej skaningowej i transmisyjnej i skorelowano je z wynikami symulacji numerycznej z wykorzystaniem Metody Elementów Skończonych

EN

Influence of band-like deformation heterogeneities on hardening behaviour of Al-1wt.%Mn alloy single crystals deformed in plane strain compression was studied in this work. Unstable orientations were chosen: cube {100}<001>, shear {100}<011> and C {112}<111>. Deformation in stages adding up to 85 % has been carried out in channel-die device in ambient temperature. Changes of microstructure and texture have been observed with scanning electron microscopy and transmission electron microscopy and were correlated with results from numerical simulations using Finite Element Method.

14

Numeryczna symulacja tiksotropowego wypełniania formy stopem AlSi.

45%

Sołek K. , Wajda W. , Pietrzyk M. , Mitura Z. , Białobrzeski A.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2001

|

tom R. 46, nr 11

579-583

PL

Priorytetowym zadaniem niniejszej pracy jest opis poprawnego mechanizmu wypełniania formy oraz odpowiedni dobór reologii półciekłego metalu. Przeprowadzono analizę proponowanych w literaturze naukowej modeli ciał odkształconych w warunkach tiksotropowych. W dalszej kolejności przeprowadzono pilotażowe symulacje formowania skomplikowanego kształtu programem Forge2 (R). W symulacji założono model ciała lepko-plastycznego opisanego równaniem Nortona-Hoffa. Wybrane wyniki przedstawiono w formie pól prędkości odkształcenia i naprężeń. Podjęto zatem próbę weryfikacji uzyskanych wyników symulacji z wynikami doświadczalnymi.

EN

The objective of this work is description of the mechanism of die filling and verification of the selection of rheology of metal in semi-solid state. The most important theoretical models taken from literature are discussed. Next the preliminary simulation of net-shape forming is presented. The software Forge2 (R) with the viscoplastic Norton-Hoff constitutive model was used in the simulation. The results of computing are shown in the form of velocity and strain fields. The comparison of the simulation and experiment allowed validation of the model.

15

Strengthening of aluminium based composites with amorphous metallic or Al2O3 particles

38%

Kukuła-Kurzyniec A. , Dutkiewicz J. , Bobrowski P. , Wajda W. , Góral A. , Ochin P. , Perriere L.

Composites Theory and Practice

|

2013

|

tom R. 13, nr 2

141--146

EN

Aluminium alloy based composites were prepared by hot pressing in a vacuum in order to study the strengthening effect of an amorphous phase addition in the form of ball milled powder from melt spun ribbons of the Al73Si5Ni7Cu8Zr7 (at.%) alloy. For comparison, a composite with a strengthening ceramic Al2O3 phase was hot pressed under the same conditions. DSC measurements allowed the authors to determine the start of the crystallization process of the amorphous ribbons at 240°C. The presence of the majority of the amorphous phase in the melt spun ribbons was additionally confirmed by the X/ray diffraction technique which also revealed the presence of an α/Al solid solution and some peaks of intermetallic phases. SEM studies showed homogenous distribution of the strengthening particles in both kinds of composites and confirmed the existence of α /Al and some intermetallic crystallites inside the metallic amorphous particles. The hardness of all the prepared composites was comparable and amounted to approximately 50 HV1 for those with the Al matrix and 120 HV1 for the ones with the 2618A alloy matrix. The composites have shown a higher yield stress than the hot pressed aluminium or 2618A alloy. SEM studies of the cracks after compression tests revealed that the interfaces between the strengthening phase and matrix in metallic amorphous powder/Al /2618A alloy composites show a different character of the interface between the ceramic particles and the Al matrix. Therefore in the composite with the Al2O3particles, cracks have the tendency to propagate at the interfaces with the matrix more often than in amorphous/Al composites.

PL

W artykule opisano badania dotyczące struktury i właściwości kompozytów na osnowie aluminium i jego stopu / 2618A, wykonanych metodą prasowania na gorąco w próżni. Fazę umacniającą stanowił 10% dodatek proszku o składzie Al73Si5Ni7Cu8Zr7 (% at.), otrzymany w wyniku mielenia kulowego metalicznych taśm amorficznych odlanych na wirujący walec (melt spinning). W celu porównawczym w tych samych warunkach sprasowano również kompozyt o osnowie Al, w którym fazę umacniającą stanowił 10% dodatek cząstek ceramicznych - Al2O3. Metodą mikrokalorymetrii różnicowej (DSC) określono temperaturę początku krystalizacji taśm amorficznych na około 240°C. Techniką dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) potwierdzono obecność znacznego udziału struktury szklistej zarówno w odlanych, jak i sproszkowanych taśmach, a także stwierdzono niewielki udział roztworu α/Al oraz faz międzymetalicznych. Badania strukturalne wykonane metodą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) wykazały równomierne rozmieszczenie cząstek faz umacniających w obu rodzajach kompozytów, a w przypadku cząstek taśm amorficznych potwierdzono obecność w ich wnętrzu krystalitów roztworu α/Al i faz międzymetalicznych. Twardość wszystkich przygotowanych kompozytów była porównywalna i wynosiła około 50 HV1 dla kompozytów o osnowie Al oraz 120 HV1 dla materiałów na bazie stopu 2618A. Obserwacja SEM mikrostruktury próbek kompozytowych po testach ściskania pozwoliła zauważyć inny charakter granicy rozdziału cząstek fazy umacniającej i osnowy w przypadku zastosowania cząstek taśmy Al73Si5Ni7Cu8Zr7, co wpływa na odmienny przebieg drogi propagacji pęknięć niż w przypadku proszku Al2O3, gdzie występuje słabsze połączenie w granicy osnowa/cząstki wzmacniające. W przypadku zastosowania ceramicznej fazy umacniającej kompozyt wykazuje tendencję do propagacji pęknięć po granicach wprowadzonych cząstek.

16

Cet in solidifying roll - thermal gradient field analysis

38%

Wołczyński W. , Guzik E. , Wajda W. , Jędrzejczyk D. , Kania B. , Kostrzewa M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2012

|

tom Vol. 57, iss. 1

105-117

EN

As the first step of simulation, a temperature field for solidifying cast steel and cast iron roll was created. The convection in the liquid is not comprised since in the first approximation, the convection does not influence the analyzed occurrence of the C - E (columnar to equiaxed grains) transition (CET) in the roll. The obtained temperature field allows to study the dynamics of its behaviour observed in the middle of the mould thickness. This midpoint of the mould thickness was treated as an operating point for the C - E transition. A full accumulation of the heat in the mould was postulated for the C - E transition. Thus, a plateau at the T(t) curve was observed at the midpoint. The range of the plateau existence tC - tE corresponded to the real period of transition, that occurs in the solidifying roll. At the second step of simulation, the thermal gradients field was studied. Three ranges were distinguished: a/ for the formation of the columnar structure (the C - zone): The columnar structure formation was significantly slowed down during incubation period. It resulted from a competition between columnar growth and equiaxed growth expected at that period of time. The relationship was postulated to correspond well with the critical thermal gradient, Gcrit.. A simulation was performed for the cast steel and cast iron rolls solidifying as if in industrial condition. Since the incubation divides the roll into two zones (columnar and equiaxed) some experiments dealing with solidification were made on semi-industrial scale. A macrosegregation equation for both mentioned zones was formulated. It was based on a recent equation for redistribution after back-diffusion. The role of the back-diffusion parameter was emphasized as a factor responsible for the redistribution in columnar structure and equiaxed structure.

PL

W pierwszym etapie symulacji wygenerowano numerycznie pole temperatury dla krzepnącego walca staliwnego oraz żeliwnego. Nie uwzględniono konwekcji uznając, że w pierwszym przybliżeniu konwekcja nie wpływa na przebieg transformacji C - E (struktura kolumnowa w równoosiową, CET). Uzyskane pole temperatury pozwala na analizę jego zachowania w środku grubości wlewnicy. Ten punkt wlewnicy zostałpotraktowany jako punkt operacyjny dla transformacji C - E. Postuluje się w tym modelu, że zachodzi pełna akumulacja ciepła we wlewnicy właśnie dla tej transformacji. Stąd, spłaszczenie krzywej T(t) jest obserwowane dla punktu operacyjnego. Zakres tego spłaszczenia oznaczony tC - tE odpowiada rzeczywistemu okresowi transformacji, tRC - tRE który pojawia się w krzepnącym walcu. W drugim etapie symulacji analizuje się gradientowe pole temperatury. Wyróżniono trzy jego zakresy: a/ dla formowania się struktury kolumnowej (strefa C): b/ dla transformacji struktury kolumnowej w strukturę w pełni równoosiową (okres inkubacji), C - E: Powstawanie struktury kolumnowej wyraźnie zwalania w okresie inkubacji. Wynika to z konkurencji między wzrostem struktury kolumnowej i równoosiowej. Postuluje się że zaobserwowana zależność dobrze odpowiada krytycznemu gradientowi temperatury, Gcrit.. Symulacja została przeprowadzona zarówno dla walców staliwnych jak i żeliwnych dla warunków zbliżonych do przemysłowych. Ponieważ tzw. inkubacja dzieli walec na dwie strefy (kolumnową i równoosiową) pewne eksperymenty związane z symulacją zostały przeprowadzone w skali półprzemysłowej celem konfrontacji z obliczeniami. Sformułowano równanie określające makrosegregację w obu strefach. Bazuje ono na ostatnio zaproponowanym równaniu dla opisu redystrybucji po dyfuzji wstecznej. Podkreślono rolę parametru dyfuzji wstecznej jako czynnika odpowiedzialnego za redystrybucję w obu strefach strukturalnych.

17

Numerical Model for Solidification Zones Selection in the Large Ingots

38%

Wołczyński W. , Bydałek A. W. , Skuza W. , Kania B. , Kwapisiński P. , Wajda W.

|

nr 4

18

Numerical Model for Solidification Zones Selection in the Large Ingots

38%

Wołczyński W. , Kwapisiński P. , Kania B. , Wajda W. , Skuza W. , Bydałek A. W.

Archives of Foundry Engineering

|

2015

|

tom Vol. 15, iss. 4

87--90

EN

A vertical cut at the mid-depth of the 15-ton forging steel ingot has been performed by curtesy of the CELSA – Huta Ostrowiec plant. Some metallographic studies were able to reveal not only the chilled undersized grains under the ingot surface but columnar grains and large equiaxed grains as well. Additionally, the structural zone within which the competition between columnar and equiaxed structure formation was confirmed by metallography study, was also revealed. Therefore, it seemed justified to reproduce some of the observed structural zones by means of numerical calculation of the temperature field. The formation of the chilled grains zone is the result of unconstrained rapid solidification and was not subject of simulation. Contrary to the equiaxed structure formation, the columnar structure or columnar branched structure formation occurs under steep thermal gradient. Thus, the performed simulation is able to separate both discussed structural zones and indicate their localization along the ingot radius as well as their appearance in term of solidification time.

19

Application of Crystal Plasticity Model for Simulation of Polycrystalline Aluminum Sample Behavior During Plain Strain Compression Test

38%

Wajda W. , Paul H. , Madej Ł.

|

nr 2

20

Plastic Instabilities Induced by the Portevin - Le Châtelier Effect and Fracture Character of Deformed Mg-Li Alloys Investigated Using the Acoustic Emission Method

32%

Pawełek A. , Piątkowski A. , Wajda W. , Skuza W. , Tarasek A. , Ranachowski Z. , Ranachowski P. , Ozgowicz W. , Kúdela J. , Kúdela S.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

tom Vol. 61, iss. 2A

897--904

EN

The results of the investigation of both mechanical and acoustic emission (AE) behaviors of Mg4Li5Al and Mg4Li4Zn alloys subjected to compression and tensile tests at room temperature are compared with the test results obtained using the same alloys and loading scheme but at elevated temperatures. The main aim of the paper is to investigate, to determine and to explain the relation between plastic flow instabilities and the fracture characteristics. There are discussed the possible influence of the factors related with enhanced internal stresses such as: segregation of precipitates along grain boundaries, interaction of solute atoms with mobile dislocations (Cottrell atmospheres) as well as dislocation pile-ups which may lead to the microcracks formation due to the creation of very high stress concentration at grain boundaries. The results show that the plastic flow discontinuities are related to the Portevin-Le Châtelier phenomenon (PL effect) and they are correlated with the generation of characteristic AE pulse trains. The fractography of broken samples was analyzed on the basis of light (optical), TEM and SEM images.