Szemcsehatárcsúszás és sebességérzékenységi tényező ultra-finomszemcsés Al-30Zn ötvözet plasztikus deformációjában. Visegrád 2011

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Szemcsehatárcsúszás és sebességérzékenységi tényező ultra-finomszemcsés Al-30Zn ötvözet plasztikus deformációjában. Visegrád 2011"

Andrea Jónásné
5 évvel ezelőtt
Látták:

1 Szemcsehatárcsúszás és sebességérzékenységi tényező ultra-finomszemcsés Al-30Zn ötvözet plasztikus deformációjában Visegrád 2011

2 Al-Zn rendszer Eutektikus Zn-5%Al Eutektoidos Zn-22%Al Al-Zn szilárdoldatok (Zn < 31.6%).. L. F. Mondolfo, Handbook

3 Eutektoidos összetételű Zn-22Al: Modell szuperképlékeny ötvözet: Több százszázalékos megnyúlás: Magas alakítási hőmérséklet ( T > 0. 7T ) Finomszemcse szerkezet ( d < 10 µ m ) olv Zn-22%Al minták 500 K-en, különböző sebességekkel deformálva (Farghalli A. M. et. al.: Metall. Trans. A 8A, 1977) d 3 µm

4 Szuperképlékeny ötvözetek: Több százszázalékos megnyúlás: Alapmechanizmus: Magas alakítási hőmérséklet ( T > 0. 5T ) Finomszemcse szerkezet ( d < 10 µ m ) Szemcshatárcsúszás ε& = const σ n D, D = D 0 exp( Q / RT ) Q Q gb olv Nagy sebességérzékenységi tényező (m) & ε = K 1 σ = K 2 m = σ & ε n m lnσ ln & ε ε, T Zn-22%Al minták 500 K-en, különböző sebességekkel deformálva (Farghalli A. M. et. al.: Metall. Trans. A 8A, 1977) d 3 µm Q 78 kj / mol m

5 Jelen munka: Al-30%Zn ötvözet vizsgálata Szilárdoldat, Durvaszemcsés, Szobahőmérsékleten nem jól alakítható (max. megnyúlás < 20-30%) Kis sebességérzékenység (m < 0.03)

megnyúlás < 20-30%) Kis sebességérzékenység (m < 0.

6 Jelen munka: Al-30%Zn ötvözet vizsgálata Szilárdoldat, Durvaszemcsés, Szobahőmérsékleten nem jól alakítható (max. megnyúlás < 20-30%) Kis sebességérzékenység (m < 0.03) Szemcsefinomítás nagy nyomású csavarással (High Pressure Torsion, HPT) Ufa, Oroszországban

7 A HPT-deformált Al-30Zn ötvözet mikroszerkezete Ultra-finomszemcsés Szemcseméret kb nm Két-fázisú rendszer: -Al szemcsék és Zn részecskék

8 A HPT-deformált Al-30Zn ötvözet mikroszerkezete Ultra-finomszemcsés Szemcseméret kb nm Két-fázisú rendszer: -Al szemcsék és Zn részecskék

9 Az ultra-finomszemcsés Al-30Zn ötvözet mechanikai tulajdonságai: Megnőtt sebességérzékenység: -Szobahőmérsékleten: m (Kezdeti, durvaszemcsés anyag esetében m )

10 Az ultra-finomszemcsés Al-30Zn ötvözet mechanikai tulajdonságai: Megnőtt sebességérzékenység: -Szobahőmérsékleten: m (Kezdeti, durvaszemcsés anyag esetében m ) Nem feltétlenül a finomszemcse szerkezet miatt javul a sebességérzékenység -Ultra-finomszemcsés Al, Cu, Ni esetében kicsi marad a sebességérzékenység m

11 Az ultra-finomszemcsés Al-30Zn ötvözet mechanikai tulajdonságai: Megnőtt sebességérzékenység: -Szobahőmérsékleten: m (Kezdeti, durvaszemcsés anyag esetében m ) Szuper-alakíthatóság szobahőmérsékleten: - Maximális megnyúlás kb % (szobahőmérsékleten az Al ötvözetekre: a max. megnyúlás < 30-40%, A finomszemcsés anyagokra: a max. megnyúlás < 10-20%)

12 Ultra-finomszemcsés anyagok deformációjának a mechanizmusa: Atomi erő mikroszkópos (AFM) vizsgálatok: - jelentős a szemcsehatárcsúszás mechanizmus szerepe: Finomszemcsés Al-30Zn ötvözet

13 Ultra-finomszemcsés anyagok deformációjának a mechanizmusa: Atomi erő mikroszkópos (AFM) vizsgálatok: - jelentős a szemcsehatárcsúszás mechanizmus szerepe Finomszemcsés Al

14 Ultra-finomszemcsés anyagok deformációjának a mechanizmusa: Aktiválási energia: Finomszemcsés Al: Q Q gb (84 kj/mol) szemcsehatárcsúszás mechanizmusa

15 Ultra-finomszemcsés anyagok deformációjának a mechanizmusa: Aktiválási energia: Finomszemcsés Al: Q Q gb (84 kj/mol) szemcsehatárcsúszás mechanizmusa Finomszemcsés Al-30Zn ötvözet: Viszonylag kis érték: Q 65 kj / mol ( Q öndiff, Al 142 kj / mol, Q öndiff, Zn 92 kj / mol ) (H.J. Frost, M..F Ashby: Deformation-Mechanism Maps: The Plasticity and Creep of Metals and Ceramics. Pergamon Press, Oxford, UK (1982)) Feltehetően nem az Al diffúziója vagy Zn öndiffúziója szabályozza a plasztikus folyamatot

16 Ultra-finomszemcsés Al-30Zn ötvözet deformációjának a mechanizmusa: Aktiválási energia: viszonylag kis érték: Q 65 kj / mol ( Q öndiff, Al 142 kj / mol, Q öndiff, Zn 92 kj / mol ) Szobahőmérsékleti diffúziós együttható becslése: D = D 0 exp( Q / RT ) (Al öndiffúzióra: 5 2 D = m / s, 0 Al szemcsehatár menti diffúzióra: D = 5 10 m / s, D 10 m / s 0 Zn öndiffúzióra: 4 2 D = m / s ) 0 (H.J. Frost, M..F Ashby: Deformation-Mechanism Maps: The Plasticity and Creep of Metals and Ceramics. Pergamon Press, Oxford, UK (1982)) Ha D m / s 0 =, Q 65 kj / mol, T = 300 K, akkor D = D exp( Q / RT ) = m / s Irodalmi adat: Zn diffúziója az Al/Al szemcsehatár mentén: D 10 m / s (I. Kaur, W. Gust, L. Kosma, Handbook of Interphase and Grain Boundary Diffusion. Ziegler Press, Stuttgart (1989) feltehetően a finomszemcsés Al-30Zn ötvözetben a Zn-nek az Al/Al szemcsehatármenti diffúziója szabályozza a kúszási folyamatot

17 További teendők a szemcsehatárok elemzésében: új SEM/FIB eszköz segítségével Szemcsehatárok összetétele? Szemcsehatárok szerkezete?

18 További teendők a szemcsehatárok elemzésében: új SEM/FIB eszköz segítségével Szemcsehatárok összetétele? Szemcsehatárok szerkezete?

Hasonló dokumentumok

Mikropillárok plasztikus deformációja 3.

Mikropillárok plasztikus deformációja 3. TÁMOP-4.2.1/B-09/1/KMR-2010-0003 projekt Visegrád 2012 Mikropillárok plasztikus deformációja 3.: Ultra-finomszemcsés Al-30Zn ötvözet plasztikus deformációjának