Poprawa właściwości konstrukcyjnych stopów magnezu - znaczenie mikrostruktury

Transkrypt

1 Sympozjum naukowe Inżynieria materiałowa dla przemysłu 12 kwietnia 2013 roku, Krynica-Zdrój, Hotel Panorama Poprawa właściwości konstrukcyjnych stopów magnezu - znaczenie mikrostruktury P. Drzymała, J. Bonarski, B. Kania, A. Korneva

2 Niska plastyczność w temperaturze pokojowej: Odkształcalność stopów magnezu Struktura heksagonalna gęsto upakowana charakteryzuje się niewystarczającą liczbą niezależnych systemów poślizgu Uplastycznienie w podwyższonej temperaturze: Zastosowanie obróbki na gorąco aktywuje dodatkowe systemy poślizgu potrzebne do jednorodnego odkształcenia Krzywe rozciągania dla próbek ze stopu Mg- AZ31 dla różnych wartości temperatury

3 Dyfraktogram rentgenowski (promieniowanie filtrowane serii CoKa) Pomiary dyfraktometryczne dla dominującej (w sensie ilościowym) fazy Mg Al 0.024

4 Rura z kołnierzem oporowym (stop Mg AZ31) wyciskana na gorąco (430 C) Wykonawca rur: firma NEOCAST Ligth Metal Technologies (

5 Próbki w formie pierścieni odpowiadający im zgniot: 0%, 28% oraz 50% tekstura analiza tekstury, naprężenia własne (techniką rtg.), naprężenia, morfologia, twardość morfologia mikrostruktury (mikroskopia optyczna), twardość (mikrotwardościomierz Tukon 2500, penetrator Knoopa z obciążeniem 0.1 kg).

6 0% 0% 10% 20% 10% 28% Rura ze stopu Mg-AZ31 po walcowaniu pielgrzymowym 0% 20% 55% 10% 70 mm 28% _ _ 55% Pełne figury biegunowe wybranych płaszczyzn krystalograficznych stopu Mg-AZ31 Próbki rury po wyciskaniu na gorąco (zgniot 0%) oraz po walcowaniu pielgrzymowym na zimno (zgniot 28% i 55%) 70 mm

7 Rozwój tekstury w procesie odkształcenia Funkcje rozkładu orientacji przedstawiają przemiany przestrzennej organizacji krystalitów podczas odkształcenia Przekroje FRO dla φ 2 =15 dla odkształcenia: 0%, 28%, 55%

8 Rozwój tekstury w procesie odkształcenia Największa zmiana jakościowa tekstury przypada na pierwszy etap deformacji (0-28%) powodując m.in. zanik orientacji: {0110} 0001 {0110} 0001 Zaobserwowano również zmiany ilościowe podczas etapów 28 55%, dotyczące wzrostu udziału orientacji: 28% % {0001} 1120 Przekroje FRO dla φ 2 =15 dla odkształcenia: 0%, 28%, 55%

9 FRO 0% 55% 28% 20% 10% 0% 10% 70 mm j 2 [ ] Linie szkieletowe scałkowane w otoczeniu ( ) FRO Dla Mg-AZ31 po walcowaniu pielgrzymowym 70 mm

10 Twardość: dłuższa krawędź penetratora RD 0% HK 28% HK 50% HK dłuższa krawędź penetratora II RD 0% 53.4 HK 28% HK 50% HK Walcowanie pielgrzymowe powiększa anizotropię własności mechanicznych, wyrażoną stosunkiem wartości twardości mierzonej w dwóch w/w położeniach penetratora (ozn. A ): 0%... A = %... A = %... A = 1.28 Wyniki testu mikrotwardościowego, podczas którego dłuższa krawędź penetratora Knoopa była prostopadła do kierunku RD bądź kierunku TD

11 a b Mikrostruktura c Mikrostruktura nieodkształconej rury. Widoczne skupiska rozdrobnionych ziaren oraz podłużne duże ziarna (20-80 μm) Zgniot 28% - uzyskano rozdrobnienie ziarna (5-20 μm) Dzięki zastosowaniu wysokiego stopnia zgniotu 50% uzyskano drobnokrystaliczną strukturę (wymiar poniżej 5 μm)

12 zgniot 51.3% zgniot 28% MPa, r 2 = MPa, r 2 = zgniot 28% zgniot 51.3% MPa, r 2 = MPa, r 2 = Wykres zależności d = f(sin 2 y) dla próbki stopu Mg-AZ31 po walcowaniu pielgrzymowym, obrazujący naprężenia własne w kierunku RD oraz TD. W pomiarach zastosowano promieniowanie filtrowane serii CoKa.

13 Naprężenia własne wpływ tekstury Przykłady powierzchni Younga dla monokryształów: Pb, Nb, Mg, α-u, Pa S E a a a a S rot ijkl im jn ko lp mnop jy 1, rot S3333

14 Naprężenia własne wpływ tekstury, s, j y j y L L L 33ij ij Model Reussa stałych elastycznych: σ=const, s, j y j y L L L 33ij ij L, s, L j y 33mn j y amianj ij,, L j y F ij j y ij s L L mn mn jy, 2 0 s ODF d ODF d

15 Naprężenia własne wpływ tekstury 3 L j, y, hkl Fij j, y, hkl ij i, j ij ij

16 Technologia KoBo (Mg-AZ31 & Mg-AZ91 alloys)

17 (001)[410] _ (001)[150] _ (116)[331] _ 0001 ED Scałkowana intensywność odbicia TD ND 0 Linie szkieletowe taśmy AZ91 KoBo 60 mm Texture Symposium of DGM- and SF2M: Texture Analysis using Neutrons and Photons, April 5th 2013 Hamburg

18 Dziękuję za uwagę