VLIV MIKROSTRUKTURNÍCH ZMĚN NA MECHANICKÉ CHOVÁNÍ HLINÍKU PO EXTRÉMNÍ PLASTICKÉ DEFORMACI (ECAP)

Podobné dokumenty
VZTAH MEZI MIKROSTRUKTUROU A VLASTNOSTMI ULTRAJEMNOZRNNÉHO HLINÍKU PRIPRAVENÉHO TECHNIKOU ECAP

CREEPOVÉ CHOVÁNÍ ULTRAJEMNOZRNNÉHO HLINÍKU

Objemové ultrajemnozrnné materiály. Miloš Janeček Katedra fyziky materiálů, MFF UK

CREEPOVÉ CHOVÁNÍ HLINÍKOVÉ SLITINY Al-3Mg-0,2Sc PŘIPRAVENÉ METODOU ECAP. CREEP BEHAVIOUR OF Al-3Mg-0,2Sc ALLOY PROCESSED BY ECAP METHOD

Objemové ultrajemnozrnné materiály a jejich příprava. Doc. RNDr. Miloš Janeček CSc. Katedra fyziky materiálů

materiálové inženýrství

VLIV OBSAHU NIKLU NA VLASTNOSTI LKG PO FERITIZAČNÍM ŽÍHÁNÍ EFFECT OF THE CONTENT OF NICKEL ON DI PROPERTIES AFTER FERRITIZATION ANNEALING

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ Fakulta strojního inženýrství Ústav materiálových věd a inženýrství

PŘÍPRAVA ULTRAJEMNNÉ STRUKTURY HLINÍKU INTENZIVNÍ PLASTICKOU DEFORMACÍ A JEJÍ TEPELNÁ STABILITA SVOČ FST 2008

Gabriela DOROCIAKOVÁ a, Miroslav GREGER a, Radim KOCICH a a Barbora KUŘETOVÁ a

STRUKTURA A VLASTNOSTI OCELI P2-04BCh PO DEFORMACI METODOU ECAP. STRUCTURE AND PROPERTIES OF A P2-04BCh STEEL AFTER ECAP DEFORMATION

MECHANICKÉ A CREEPOVÉ VLASTNOSTI HLINÍKOVÝCH SLITIN TVÁENÝCH TECHNIKOU ECAP

VLIV GEOMETRIE NÁSTROJE ECAP NA DOSAŽENÉ ZJEMNĚNÍ ZRNA INFLUENCE OF ECAP DIE GEOMETRY ON ACHIEVED UFG

VLIV TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ NA STRUKTURU SLITINY HLINÍKU AA7075 PO INTENZIVNÍ PLASTICKÉ DEFORMACI METODOU ECAP

VŠB Technical University of Ostrava, Faculty of Mechanical engineering, 17. Listopadu 15, Ostrava Poruba, Czech Republic

VLIV TECHNOLOGIE ŽÁROVÉHO ZINKOVÁNÍ NA VLASTNOSTI ŽÁROVĚ ZINKOVANÝCH OCELÍ

INFLUENCE OF HEAT RE-TREATMENT ON MECHANICAL AND FATIGUE PROPERTIES OF THIN SHEETS FROM AL-ALLOYS. Ivo Černý Dagmar Mikulová

NEKONVENČNÍ VLASTNOSTI OCELI 15NiCuMoNb5 (WB 36) UNCONVENTIONAL PROPERTIES OF 15NiCuMoNb (WB 36) GRADE STEEL. Ladislav Kander Karel Matocha

VLASTNOSTI OCELI CSN (DIN C 45) S VELMI JEMNOU MIKROSTRUKTUROU PROPERTIES OF THE C45 DIN GRADE STEEL (CSN 12050) WITH VERY FINE MICROSTRUCTURE

INFLUENCE OF TEMPERING ON THE PROPERTIES OF CAST C-Mn STEEL AFTER NORMALIZING AND AFTER INTERCRITICAL ANNEALING. Josef Bárta, Jiří Pluháček

Vlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.9 Plasticita a creep

MOŽNOSTI VYUŽITÍ MIKROLEGOVANÝCH OCELÍ. Tomáš Schellong Kamil Pětroš Václav Foldyna. JINPO PLUS a.s., Křišťanova 2, Ostrava, ČR

CREEP AUSTENITICKÉ LITINY S KULIČKOVÝM GRAFITEM CREEP OF AUSTENITIC DUCTILE CAST IRON

MECHANICKÉ VLASTNOSTI A STRUKTURNÍ STABILITA LITÝCH NIKLOVÝCH SLITIN PO DLOUHODOBÉM ÚČINKU TEPLOTY

SMĚROVÁ KRYSTALIZACE EUTEKTIK SYSTÉMU Ti-Al-Si DIRECTIONAL CRYSTALLIZATION OF Ti-Al-Si EUTECTICS

CREEP INTERMETALICKÉ SLITINY TiAl PRI VELMI MALÝCH RYCHLOSTECH DEFORMACE. CREEP OF INTERMETALLIC ALLOY TiAl AT VERY LOW STRAIN RATES

ASTM A694 F60 - TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ A MECHANICKÉ VLASTNOSTI ASTM A694 F60 HEAT TREATMENT AND MECHANICAL PROPERTIES

STUDIUM MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ A CHOVÁNÍ V OKOLÍ MAKROVTISKŮ NA SYSTÉMECH S TENKÝMI VRSTVAMI

PLASTICKÉ VLASTNOSTI VYSOKOPEVNOSTNÍCH MATERIÁLŮ DĚLENÝCH NESTANDARDNÍMI TECHNOLOGIEMI

VÝVOJ STRUKTURY SLITINY AlMn1Cu Z HLEDISKA ZMĚNY CESTY DEFORMACE PROCESEM SPD

HODNOCENÍ MIKROSTRUKTURY A VLASTNOSTÍ ODLITKŮ ZE SLITINY AZ91HP EVALUATION OF MICROSTRUCTURE AND PROPERTIES OF SAND CAST AZ91HP MAGNESIUM ALLOY

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Slitiny titanu pro použití (nejen) v medicíně

VYSOKOTEPLOTNÍ CREEPOVÉ VLASTNOSTI SLITINY Fe31Al3Cr S PŘÍSADOU Zr. HIGH TEMPERATURE CREEP PROPERTIES Fe31Al3Cr ALLOY WITH Zr ADITIVE

COMPARISON OF SYSTEM THIN FILM SUBSTRATE WITH VERY DIFFERENT RESISTANCE DURING INDENTATION TESTS. Matyáš Novák, Ivo Štěpánek

VÝVOJ ULTRAJEMNÍ STRUKTURY V OCELÍCH V PODMÍNKÁCH EXTRÉMNÍ DEFORMACE ECAP

MODELOVÁNÍ A MĚŘENÍ DEFORMACE V TAHOKOVU

Významné publikace, Important Papers

STUDIUM ZMĚN MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ POLYMERNÍCH MATERIÁLŮ PO TEPLOTNÍM STÁRNUTÍ S HLOUBKOVOU ROZLIŠITELNOSTÍ POMOCÍ NANOINDENTAČNÍCH ZKOUŠEK

HODNOCENÍ VLASTNOSTÍ VÝKOVKŮ ROTORŮ Z OCELI 26NiCrMoV115

VLIV REAKTOROVÉHO PROSTŘEDl' NA ZKŘEHNUTI' Cr-Mo-V OCELI

VLIV STŘÍDAVÉHO MAGNETICKÉHO POLE NA PLASTICKOU DEFORMACI OCELI ZA STUDENA.

TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ NIKLOVÝCH SUPERSLITIN HEAT TREATMENT OF HIGH-TEMPERATURE NICKEL ALLOYS. Božena Podhorná a Jiří Kudrman a Karel Hrbáček b

Tváření,tepelné zpracování

VÝZKUM MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ A STRUKTURNÍ STABILITY SUPERSLITINY NA BÁZI NIKLU DAMERON. Karel Hrbáček a

místa, kde lze očekávat minimální vlastnosti, které potom rozhodují o užitných vlastnostech výrobku. Sledování nehomogenity a anizotropie mechanických

Nauka o materiálu. Přednáška č.2 Poruchy krystalické mřížky

OPTIMALIZACE REŽIMU TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ PRO ZVÝŠENÍ MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ SLITINY ALSI9Cu2Mg

POSSIBLE GENERALISATION OF DECREASE IN MECHANICAL PROPERTIES OF CARBON STEEL (ČSN ) ON OTHER STEELS

MOŽNOSTI TVÁŘENÍ MONOKRYSTALŮ VYSOKOTAVITELNÝCH KOVŮ V OCHRANNÉM OBALU FORMING OF SINGLE CRYSTALS REFRACTORY METALS IN THE PROTECTIVE COVER

ZKOUŠKY MIKROLEGOVANÝCH OCELÍ DOMEX 700MC

VLIV PŘÍPRAVY POVRCHU A NEHOMOGENIT TLOUŠŤKY VRSTEV NA CHOVÁNÍ TENKOVRSTVÝCH SYSTÉMŮ

GRAIN REFINEMENT IN STRIP SHEET PREPARED BY DRECE MACHINERY

BAKALÁŘSKÁ PRÁCE. Jan Čapek. Vliv mikrostrukturních parametrů na mechanické vlastnosti polykrystalického hořčíku Katedra fyziky materiálů

Mikrostrukturní analýza svarového spoje oceli P92 po creepové expozici

Poruchy krystalové struktury

X-RAY EXAMINATION OF THE FATIGUE PROCESS RENTGENOGRAFICKÉ ZKOUMÁNÍ ÚNAVOVÉHO PROCESU

2 MECHANICKÉ VLASTNOSTI SKLA

REGIONÁLNÍ TECHNOLOGICKÝ INSTITUT. Západočeská univerzita v Plzni Fakulta strojní

Nejpoužívanější podmínky plasticity

ZÁKLADNÍ STUDIUM VLASTNOSTÍ A CHOVÁNÍ SYSTÉMŮ TENKÁ VRSTVA SKLO POMOCÍ INDENTAČNÍCH ZKOUŠEK

Hodnocení korozí odolnosti systémů tenká vrstva substrát v prostředí kompresorů

CYKLICKÁ MAKROINDENTAČNÍ HODNOCENÍ NAMÁHÁNÍ SYSTÉMŮ TENKÁ VRSTVA SUBSTRÁT A STUDIUM ZMÉN V OVLIVNĚNÝCH OBLASTECH

PŘÍSPĚVEK K POVRCHOVÉ ÚPRAVĚ SKLOVITÝM SMALTOVÝM POVLAKEM CONTRIBUTION TO SURFACE ARRANGEMENT WITH VITREOUS ENAMEL COAT

COMPARISON PROPERTIES AND BEHAVIOUR OF SYSTEM WITH THIN FILMS PREPARED BY DIFFERENT TECHNOLOGIES

NOVÁ METODIKA PŘÍPRAVY 1 MM FÓLIÍ PRO TEM ANALÝZU AUSTENITICKÝCH OCELÍ OZÁŘENÝCH NEUTRONY. Kontaktní bui@cvrez.cz

HODNOCENÍ PŘÍČNÝCH VÝBRUSŮ VTISKU PO CYKLICKÝCH VNIKACÍCH ZKOUŠKÁCH PŘI MAKROZATÍŽENÍ NA SYSTÉMECH TENKÁ VRSTVA SUBSTRÁT

HODNOCENÍ POVRCHOVÝCH ZMEN MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ PO ELEKTROCHEMICKÝCH ZKOUŠKÁCH. Klára Jacková, Ivo Štepánek

ŽÁRUPEVNÉ VLASTNOSTI A MIKROSTRUKTURA HETEROGENNÍCH SVAROVÝCH SPOJŮ P91/P23 CREEP PROPERTIES AND MICROSTRUCTURE OF HETEROGENEOUS WELD JOINTS P91/923

Pojednání ke státní doktorské zkoušce. Hodnocení mechanických vlastností slitin na bázi Al a Mg s využitím metody AE

Hodnocení degradace ocelí pro tepelnou energetiku pomocí mikrosrukturních paramertrů

Houževnatost. i. Základní pojmy (tranzitní lomové chování ocelí, teplotní závislost pevnostních vlastností, fraktografie) ii.

VLIV MECHANICKÉHO PORUŠENÍ NA CHOVÁNÍ POVRCHU S TIN VRSTVOU PŘI TEPELNÉM A KOROZNÍM NAMÁHÁNÍ. Roman Reindl, Ivo Štěpánek, Martin Hrdý, Klára Jačková

VLIV MLETÍ ÚLETOVÉHO POPÍLKU NA PRŮBĚH ALKALICKÉ AKTIVACE

VÝVOJ NOVÝCH NÁSTROJOVÝCH OCELÍ PRO KOVACÍ ZÁPUSTKY

Integrita povrchu a její význam v praktickém využití

Experimentální zjišťování charakteristik kompozitových materiálů a dílů

PHYSICAL SIMULATION OF FORMING OF HIGH-ALLOYED STEELS. Petr Unucka a Aleš Bořuta a Josef Bořuta a

MĚŘENÍ ELASTICITRY OVLIVNĚNÝCH PÁSEM SVAROVÝCH SPOJŮ VYSOKOPEVNOSTNÍCH OCELÍ

VLIV TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ NA VLASTNOSTI OCELI PRO ŽELEZNICNÍ KOLA THE INFLUENCE OF HEAT TREATENT ON THE PROPPERTIES OF STEEL FOR RAILWAY WHEELS

VLIV OKRAJOVÝCH PODMÍNEK NA VÝSLEDEK ZKOUŠKY TEPELNÉHO VÝKONU SOLÁRNÍHO KOLEKTORU

ZEFEKTIVNĚNÍ PROCESU VÍCENÁSOBNÉ PLASTICKÉ DEFORMACE INCREASING THE EFFECTIVENESS OF SEVERE PLASTIC DEFORMATION PROCESS

International Conference NANO 07. organised by. Czech Society for New Materials and Technology section Nanosciences and Nanotechnologies,

Wear with respect to load and to abrasive sand under Dry Sand/Steel Wheel abrasion condition

TESTOVÁNÍ VLIVU INDIKAČNÍCH KAPALIN NA KŘEHKOLOMOVÉ VLASTNOSTI SKLOVITÝCH SMALTOVÝCH POVLAKŮ

ÚNAVOVÉ CHOVÁNÍ NIKLOVÉ SUPERSLITINY INCONEL 738LC ZA POKOJOVÉ TEPLOTY FATIGUE BEHAVIOUR OF NICKEL BASE SUPERALLOY INCONEL 738LC AT ROOM TEMPERATURE

DETERMINATION OF MECHANICAL AND ELASTO-PLASTIC PROPERTIES OF MATERIALS BY NANOINDENTATION METHODS

HODNOCENÍ HLOUBKOVÝCH PROFILŮ MECHANICKÉHO CHOVÁNÍ POLYMERNÍCH MATERIÁLŮ POMOCÍ NANOINDENTACE

Nauka o materiálu. Přednáška č.3 Pevnost krystalických materiálů

POROVNÁNÍ VLIVU DEPOSICE TENKÝCH VRSTEV A NAVAŘOVÁNÍ NA DEGRADACI ZÁKLADNÍHO MATERIÁLU

PENETRACE TENKÉ KOMPOZITNÍ DESKY OCELOVOU KULIČKOU

VLASTNOSTI NiCrW SLITIN BĚHEM DLOUHODOBÉHO ŽÍHÁNÍ. PROPERTIES OF NiCrW ALLOYS DURING LONG-RUN HIGH- TEMPERATURE ANNEALING

PROBLEMATICKÉ SVAROVÉ SPOJE MODIFIKOVANÝCH ŽÁROPEVNÝCH OCELÍ

POVRCHOVÉ VYTVRZENÍ PM NÁSTROJOVÉ OCELI LEGOVANÉ NIOBEM PLAZMOVOU NITRIDACÍ SURFACE HARDENING OF NIOBIUM-CONTAINING PM TOOL STEEL BY PLASMA NITRIDING

Test A 100 [%] 1. Čím je charakteristická plastická deformace? - Je to deformace nevratná.

POUŽITÍ NANOSTRUKTURNÍHO TITANU PRO NITROKOSTNÍ IMPLANTÁTY USAGE OF NANOSTRUCTURED TITANIUM FOR ENDOSTEAL IMPLANTS

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV MATERIÁLOVÝCH VĚD A INŽENÝRSTVÍ

VÝZKUM VLIVU EXTRÉMNÍCH PODMÍNEK DEFORMACE NA SUBMIKROSTRUKTURU KOVŮ A ZKUŠEBNÍCH METOD PRO DIAGNOSTIKU JEJICH TECHNOLOGICKÝCH VLASTNOSTÍ

Vlastnosti ohřátého patentovaného drátu Properties of Heated Patented Wire. Bohumír Voves Stavební fakulta ČVUT, Thákurova 7, Praha 6.

Pojednání ke státní doktorské zkoušce. Hodnocení mechanických vlastností slitin na bázi Al a Mg s využitím metody AE

Transkript:

VLIV MIKROSTRUKTURNÍCH ZMĚN NA MECHANICKÉ CHOVÁNÍ HLINÍKU PO EXTRÉMNÍ PLASTICKÉ DEFORMACI (ECAP) EFFECT OF MICROSTRUCTURE CHANGES ON THE MECHANICAL BEHAVIOUR OF ALUMINUM AFTER SEVERE PLASTIC DEFORMATION (ECAP) P. Král 1,a, J. Dvořák 1,b, L. Ilucová 2,c, I. Saxl 2,d, M. Svoboda 1,e, V. Sklenička 1,f 1 Ústav fyziky materiálů,akademie věd České republiky, Žižkova 22, 616 62 Brno, ČR 2 Matematický Ústav, Akademie věd České republiky, Žitná 25, 11567 Praha, ČR pkral@ipm.cz Abstrakt Extrémně hrubozrnný hliník (99,99%) byl podroben intenzivní plastické deformaci metodou ECAP při pokojové teplotě. Vlastnosti ECAP materiálu mohou být významně odlišné od vlastností materiálů se standardní velikostí zrna. Největší změny mikrostruktury probíhají během prvních 4 průchodů. Mikrostruktura po 12 průchodech obsahuje přibližně rovnoosá zrna (~1µm) s vysokým množstvím velkoúhlových hranic zrn (~70%). V práci je blíže studováno chování ECAP materiálu s různým počtem průchodů při creepovém a mechanickém tahovém zatěžování. Mechanické zkoušky ukazují, že ECAP hliník vykazuje významné zvýšení pevnostních vlastností (R m, R p0,2 ), ale také nízké deformační zpevnění během zatěžování. Creepová životnost hliníku významně vzrůstá po 1 ECAP průchodu. Avšak, další zvyšování počtu ECAP průchodů vede k poklesu creepových vlastností. ECAP mikrostruktura byla analyzována z hlediska její nehomogenity. Výsledky ukazují, že nehomogenita ECAP mikrostruktury může mít vliv na creepové chování ECAP materiálu. Abstract Extremely coarse grained aluminium (99.99 %) was subjected to severe plastic deformation (Equal-Channel Angular Pressing) at room temperature. The properties of the ECAP material may considerably differ from properties of material with a standard coarse grain size. The largest changes of microstructure take place during the first four ECAP passes. Thus, the microstructure after twelve passes consists of roughly equiaxed grains (~1µm) with high fraction of high angle boundaries (~70%). In this work the behaviour of ECAP material with different number of passes at the tensile and creep tests has been studied. It is shown that ECAP aluminum provides a significant increase of the ultimate strength, however, there is low strain hardening during tensile deformation. The creep resistance of aluminum increased considerably already after one ECAP pass. However, repetitive ECAP pressing lead to a noticeable degrease in the creep properties. ECAP microstructure was examined in terms of the inhomogeneity. The results indicate that an inhomogeneity of the ECAP microstructure may influence the creep behaviour of the ECAP material. 1. ÚVOD Techniky intenzivní plastické deformace (SPD) [1,2] umožňují zmenšování velikosti zrna vložením velké plastické deformace do materiálů se standardní velikostí zrna. Jednou z 1

nadějných technik SPD, které je věnována pozornost již několik posledních let, je metoda ECAP [3,4]. Četné experimenty ukázaly, že ultrajemnozrnné materiály mají rozdílné mechanické a fyzikální vlastnosti ve srovnání s materiály se standardní velikostí zrna. Avšak do dnešní doby nebyly zcela vysvětleny mechanismy plastické deformace uskutečňující se ve struktuře ultrajemnozrnných materiálů. Intenzivní plastická deformace vede k postupnému zvyšování počtu velkoúhlových hranic ve struktuře [5], ale tyto hranice mají nerovnovážný charakter[6]. Obecně lze konstatovat, že ECAP materiály vykazují značné zlepšení mechanických vlastností při pokojové teplotě ve srovnání s hrubozrnnými materiály. Bylo prokázáno [7], že creepová životnost může být výrazně zlepšena po 1 ECAP průchodu. Avšak další zvyšování počtu průchodů vede k významnému poklesu creepové odolnosti. Cílem této práce je analýza mikrostruktury ECAP hliníku a vysvětlení jejího vlivu na mechanické, ale především na creepové vlastnosti. 2. EXPERIMENTÁLNÍ MATERIÁL A POSTUPY Výchozím materiálem pro přípravu ultrajemnozrnné struktury ECAP hliníku byl extrémně hrubozrnný hliník čistoty 99,99 % s velikostí zrna ~ 5mm. Deformace probíhala pomocí metody ECAP (obr.1) za pokojové teploty při rychlosti protlačování 10mm/min. Pro deformaci ECAP byl použit přípravek s kanály o čtercovém průřezu 10x10mm svírající úhel ф = 90. Při vlastní extruzi byl použit postup B c, kdy je vzorek otáčen o 90 mezi jednotlivými průchody vždy ve stejném směru rotace. Tento postup byl volen z důvodu nejrychlejšího dosažení ultrajemnozrnné rovnoosé mikrostruktury. Pro creepové a mechanické zkoušky v tahu byly použity ploché vzorky odebrané ve směru rovnoběžném s osou protlačování (řez XZ) s měrnou délkou 10mm a o průřezu 5 x 3,2 mm. Na vzorcích zpracovaných metodou ECAP byly provedeny mechanické zkoušky při pokojové teplotě a při konstantní rychlosti zatěžování 2.10-4 s -1. Creepové zkoušky vedené při aplikaci jednoosého tahu byly provedeny při konstantním napětí 15 MPa a teplotě 473K. Mikrostruktura vzorků s max. 12 Obr. 1. Princip metody ECAP Fig. 1. Principle of ECAP průchody byla analyzována pomocí mikroskopu JEOL 6460 vybaveném EBSD zařízením Inca Crystal. EBSD snímky mikrostruktur byly analyzovány ve třech kolmých řezech XY, XZ, YZ (obr.2) standardními metodami (kopírováním a protínáním okrajů jednotlivých oblastí) [8], k lepšímu charakterizování mikrostruktury a její homogenity. 3. VÝSLEDKY Transformace hrubozrnné struktury hliníku se střední velikostí zrna ~ 5mm probíhá postupně s rostoucím počtem průchodů. Se zvyšujícím se počtem ECAP průchodů dochází ke zvyšování homogenity mikrostruktury a snižování velikosti zrna (obr. 3). Po 8 12 ECAP průchodech mikrostruktura obsahuje mnoho hranic s misorientací > 15 (obr.8) a velikost zrna se pohybuje kolem ~ 1µm. EBSD snímky creepovaného hliníku byly pořízeny ve střední části (mezi lomem a hlavou) vzorku po lomu. Obr. 2. Souřadný systém vzorku Fig. 2. The coordinate of specimen 2

a) b) c) Mikrostruktury ECAP hliníku po 1 průchodu a creepové expozici vykazují velmi podobnou orientaci (obr.4). Vzorek po creepu vykazuje ve srovnání s ECAP hliníkem (bez tepelného ovlivnění) zvětšení počtu velkoúhlových hranic. Avšak velkoúhlové hranice netvoří uzavřené oblasti a jedná se spíše o fragmenty těchto hranic (obr.5), jejichž misorientace se pohybuje většinou mezi 15 až 25. Obr. 4. Orientační mapa hliníku po 1ECAP průchodu a následném creepu Fig. 4. Orientation map of aluminium after 1ECAP pass and creep exposure Obr. 5. Mapa hranic creepovaného hliníku po 1 ECAP průchodu Fig. 5. Boundary map of creep aluminium after 1 ECAP pass Mikrostruktura vzorku po 2 průchodech a creepové expozici má pásový charakter (obr.6). Lze najít pásy, ve kterých jsou převážně velkoúhlové hranice ohraničující uzavřené oblasti (obr.7). V těchto oblastech je také menší množství maloúhlových hranic s misorientací < 2. Lze však najít pásy, které obsahují velké množství maloúhlových hranic a fragmenty velkoúhlových hranic. Vzorky po 4 12 průchodech vykazují podobné creepové chování. V mikrostruktuře těchto vzorků (obr.8) se již nachází velké množství velkoúhlových hranic, které tvoří uzavřené oblasti (obr.9a,b,c). Ve vzorcích lze najít větší protažená zrna, ale také oblasti menších zrn o velikosti < 10µm. Obr. 6. Orientační mapa hliníku po 2 ECAP průchodech a následném creepu Fig. 6. Orientation map of aluminium after 2 ECAP passes and creep exposure 3 Obr. 7. Mapa hranic hliníku po 2 ECAP průchodech a následném creepu Fig. 7. Grain map of aluminium after 2 ECAP passes and creep exposure

Vzorky ECAP hliníku mají neobvyklé Vzorky ECAP hliníku mají neobvyklé creepové cho ván í, prot ože vyk Obr. 9. Mapa zrn (misorientace > 15 ) hliníku po a) 4, b) 8, c) 12 ECAP průchodech a následném creepu azuj Fig. 9. Grain map (misorientation > 15 ) of aluminium after a) 4, b) 8, c) 12 ECAP passes and creep exposure í roz ptyl vlas tnos tí při vše ch 1-12 EC AP průchodech. U každého průchodu, tedy při stejné historii, lze pozorovat vzorky s výrazně rozdílnou životností (obr.10). Z našich předchozích podrobných analýz mikrostruktury vytvořené během creepového zatěžování ECAP hliníku [8] vyplývá, že pozorovaný rozptyl v creepovém chování je pravděpodobně důsledek různých mikrostruktur pozorovaných ve stavu po ECAP. Z tohoto důvodu byla další matematická analýza zaměřena na 2 vzorky se stejnou ECAP historií (B8-1, B8-2) po 8 průchodech při použití postupu B c, protože byla očekávána přibližně homogenní mikrostruktura. Abychom získali dostatečné informace byly do analýzy zahrnuty hranice s misorientací 2, 5, 10 a 15. Měření byla provedena pomocí semi-manuálního postupu, kdy kopírováním a protínáním okrajů jednotlivých oblastí získáme odhady [N A ] a [N L ] resp. odhady jednotlivých obrysů ploch a pomocí průsečíků s okraji ploch, čímž b) c) Obr. 8. Závislost počtu velkoúhlových hranic na počtu ECAP průchodů Fig. 8. The percentage of high angle boundaries vs. number of ECAP passes získáme koeficient variace CVa v různých řezech. Na obr.11 jsou analyzované mapy zrn sestavené pro úhel >15 a v Tab. 1 jsou uvedeny číselné výsledky. Rozdíly v homogenitě mikrostruktur vzorků B8-1 a B8-2 jsou významné. Z výsledků vyplývá, že vzorek B8-2 je více homogenní. 4

B8-2 METAL 2005 Obr. 10. Závislost doby do lomu na počtu průchodů Fig. 10. The time to fracture vs. number of passes Koeficient variace průřezů ploch metodou Poisson Voronoi je Cva = 0,69, modelováním systému zrn pomocí ASTM standardu E 112 ( doporučený Horálkem [9] ) je CVa=1,05. Takové hodnoty přibližně odpovídají běžným austenitickým ocelím a austenitickým zrnům v nízkolegovaných ocelích. Tabulka 1. Profilové intenzity a koeficienty variace profilů ploch v různých řezech vzorku po 8 ECAP průchodech postupem B c Vzorek misorientace [N A (xy)] [CV a xy ] [N A (xz)] [CV a xz ] [N A (yz)] [CV a yz ] [ΠN A ] [µm -2 ] 10 2 [µm -2 ] 10 2 [µm -2 ] 10 2 [µm -2 ] 10 2 2 o 40.1 2.1 55.8 1.19 96.4 1.45 60.0 B8-1 5 o 26.2 8.3 46.5 1.71 93.0 1.53 48.4 10 o 14.5 10.8 28.5 3.35 73.0 2.15 31.1 15 o 9.7 11.8 21.0 4.48 56.3 3.11 22.5 2 o 77.7 1.10 90.0 0.95 134.3 0.95 97.9 B8-2 5 o 55.5 0.99 58.3 1.03 97.8 0.86 68.1 10 o 46.0 1.19 46.0 2.02 86.2 1.02 56.7 15 o 38.7 1.51 38.0 2.45 73.8 1.41 47.7 Table 1. Profile intensities and coefficients of variation of profile areas in different sections of the specimens after 8 ECAP passes by route B c Tyto hodnoty jsou spíše typické pro téměř všechny zkoumané mapy zrn sestavené pro úhel misorientace < 10 u vzorku B8-2 s výjimkou řezu XZ. Rozptyl profilů zrn je větší a zjištěné hodnoty CVa leží mezi 1,5 až 2,5 pro úhel misorientace > 15, max. hodnota 2,45 byla zjištěna v rovině XZ, zatímco min. hodnoty jsou pozorovány v příčném řezu YZ. Nehomogenita pozorovaná v XZ rovině je způsobena několika dlouhými pásovitými profily oddělenými relativně homogenními oblastmi malých profilů (obr.11). Extrémní nehomogenita profilů byla zjištěna v řezu XY u vzorku B8-1, kde se nachází dlouhé a široké pásy. Plochy těchto pásů jsou velmi podhodnoceny a jejich skutečná hodnota CVa je vyšší než odhady v Tab.1. Avšak, větší rozptyl profilů ploch byl pozorován Obr. 11. Mapy u tohoto zrn (misorientace vzorku v řezu > 15 ) XZ hliníku a dokonce po 8 ECAP YZ. průchodech získané v řezech XY, XZ, YZ. Fig. 11. Grain maps (misorientation > 15 ) of aluminum after 8 ECAP passes obtained in sections XY, XZ, YZ. B8-1 5

Mechanické zkoušky ECAP hliníku Na obr. 12a,b jsou shrnuty výsledky mechanických zkoušek v tahu v závislosti na počtu ECAP průchodů. Z grafů je zřejmé, že k největšímu zvýšení meze kluzu a meze pevnosti dochází především po 1 ECAP průchodu. S dalším zvyšováním počtu průchodů dochází k mírnému růstu hodnot obou parametrů. T = 273K Obr. 12. Vliv počtu ECAP průchodů na a) smluvní mez kluzu, b) mez pevnosti Fig. 12. Influence of ECAP passes on a) proof stress, b) ultimate tensile stress a) b) 4. DISKUZE Z experimentálních zkoumání mikrostruktur ECAP hliníku po creepu vyplývá, že po 1 ECAP průchodu dochází k nárůstu velkoúhlových hranic v mikrostruktuře. Avšak tyto hranice netvoří uzavřené oblasti a jedná se pouze o fragmenty velkoúhlových hranic, které mají většinou misorientaci mezi 15 až 25. Se zvyšujícím se počtem průchodů dochází ke zvyšování počtu velkoúhlových hranic v mikrostruktuře jemnozrnného hliníku po creepu, ale počet hranic je nižší ve srovnání s ECAP hliníkem (bez tepelného ovlivnění), což je způsobeno růstem zrna a také tvorbou substruktury během creepu uvnitř těchto zrn. Zvyšování počtu velkoúhlových hranic má za následek pravděpodobně zvýšený příspěvek pokluzů po hranicích zrn k celkové creepové deformaci. Vzorky ECAP hliníku vykazují 2 až 3 násobný rozptyl creepových vlastností za stejných podmínek zatěžování. Tento rozptyl je pravděpodobně způsoben heterogenitou mikrostruktury ECAP materiálu, která byla zjištěna matematickou analýzou mikrostruktury dvou vzorků (B8-1, B8-2) se stejnou ECAP historií. Zjištěné údaje ukazují na možný úzký vztah mezi ECAP mikrostrukturou a creepovým chováním ECAP hliníku. Heterogenita zaznamenaná i po 8 ECAP průchodech pravděpodobně vyplývá z nehomogenity deformace a v našem případě také může být způsobena nehomogenní velikostí zrna (2-10mm) výchozího materiálu. Dosažení úplné homogenity těchto materiálů není pravděpodobně zcela jednoduché. Heterogenita byla také pozorována u vzorků po creepovém zatěžování. U vzorků po 4 až 12 ECAP průchodech se v mikrostruktuře po creepu vyskytují oblasti s malými zrny s velikostí < 10 µm. V těchto oblastech budou pravděpodobně probíhat intenzivní pokluzy po hranicích zrn. Lze tedy očekávat, že především tyto oblasti a jejich heterogenní rozložení v mikrostruktuře mohou způsobovat rozptyl creepových vlastností. 6

Výsledky mechanických zkoušek ukazují významné zvýšení mechanických vlastností. ECAP materiály mají nerovnovážné hranice zrn, které způsobují elastická napětí dlouhého dosahu. Tato napětí mohou být odpovědná za zvýšení meze kluzu a meze pevnosti. K největšímu zpevnění dochází po 1 ECAP průchodu. Nedávno byla v práci [10] provedena experimentální analýza deformačního chování Al po ECAPu a simulace pomocí dislokační hustoty. Experimentální výsledky stanovené velikosti dislokačních buněk a mez kluzu velmi dobře souhlasily s deformačním chováním ECAP hliníku. Pevnost ECAP hliníku pravděpodobně závisí na vzdálenosti nejmenších překážek ( buňky, subzrna). 5. ZÁVĚR ECAP hliník vykazuje růst počtu velkoúhlových hranic s rostoucím počtem průchodů, což má pravděpodobně za následek zvyšování podílu pokluzů po hranicích zrn. Současné mikrostrukturní analýzy prokázaly zjevnou nehomogenitu v mikrostruktuře vzorků se stejným počtem ECAP průchodů. Tyto analýzy ukazují na možný úzký vztah mezi zjištěnou nehomogenitou ECAP mikrostruktury a creepovým chováním ECAP hliníku. ECAP hliník vykazuje značně zlepšené mechanické vlastnosti ve srovnání v hrubozrnným hliníkem. K hlubšímu poznání vztahu mikrostruktury a mechanického či creepového chování je potřeba pokračovat v dalším zkoumání heterogenity ECAP mikrostruktury, mikrostruktury hliníku po creepu a zobecnit tyto analýzy. 6. LITERATURA [1] VALIEV, R.Z., ISLAMGALIEV, R.K., ALEXANDROV, I.V. Bulk nanostructured materials from severe plastic deformation. Progress in Materials Science, 45, 2000, s.103. [2] IVANISENKO, Yu.V. Formation of submicrocrystalline structure in iron and its alloys after severe plastic deformation. Nanostructured Materials, 6, 1995, s.433. [3] IWAHASHI, Y., aj. An investigation of microstructural evolution during equal-channel angular pressing. Acta mater., 45, 1997, s. 4733-4741. [4] ZHILYAEV, A.P., aj. The microstructural characteristics of ultrafine-grained nickel. Mater. Sci. Eng. A, 391, 2005, s. 377-389. [5] T.R. McNELLEY aj. Influence of processing route on microstructure and grain boundary development during equal channel angular pressing of pure aluminium. Sborník z konference Ultrafine-Grained Materials II. Warrendale: TMS, 2002, s.15-24 [6] VALIEV, R.Z. Structure and mechanical properties of ultrafine-grained metals. Mater. Sci. Eng. A, 234, 1997, s. 59 [7] SKLENIČKA, V., DVOŘÁK, J., SVOBODA, M. Creep in ultrafine grained aluminium. Mater. Sci. Eng., 387-389, 2004, s. 696. [8] ILUCOVÁ, L., aj. Estimation of grain size and size inhomogenity in ultrafine-grained aluminium processed by ECAP method. Sborník z konference Evolution of Deformation Microstructures in 3D, Riso National Laboratory, Dánsko, 2004, s.363 [9] HORÁLEK, V. ASTM grain size model and related random tessellation models. Materials Characterization 25, 1990, s.263. [10] BAIK, S.C., aj. Nanomaterials by severe plastic deformation, Wiley CH, 2004, s. 233 7

8