Deformarea plastică severă a aliajelor prin metoda equal channel angular extrusion

Cuprins disertație Cum descarc?

Introducere ..4
1. CONSIDERATII TEORETICE ASUPRA PROCESULUI DE DEFORMARE PLASTICA SEVERA ..5
1.1. Notiuni generale .5
1.2. Nanostructurarea materialelor prin deformare plastica severa ..7
1.3. Procesarea materialelor metalice prin deformare plastica severa ..8
1.4. Influenta deformarii plastice severe asupra proprietatilor fizice ale materialelor metalice ...9
1.5. Influenta temperaturii asupra materialelor deformate plastic sever .11
1.5.1. Efectul termic al deformarii plastice severe ..11
1.5.2. Transformari de faza in materialul metalic ...11
1.5.3. Recristalizarea ...11
1.6. Clasificarea procedeelor de deformare plastica severa 13
2. METODE DE DEFORMARE PLASTICA SEVERA ..15
2.1. Procedeul torsiune la presiune ridicata (HPT) .15
2.2. Laminarea cumulativa (repetitiva) in pachet (ARB) ...16
2.2.1. Rolul fortei de deformare asupra rafi narii grauntilor prin laminare cumulativa ...17
2.2.2. Rezistenta legaturilor in multistraturile produse in urma laminarii cumulative ...18
2.2.3. Compozitele multistrat produse prin ARB 18
2.3. Extrudarea in canal unghiular cu sectiune constanta (ECAE) .19
2.4. Alte metode de obtinere a deformatiilor plastice severe ..21
2.4.1. Procedeul fluxului de divizare liniara ...21
2.4.2. Procedeul de formare incrementala volumica ...21
2.4.3. Compresiune axiala multipla .22
3. PROPRIETATILE SI APLICATIILE MATERIALELOR METALICE OBTINUTE PRIN DEFORMARE PLASTICA SEVERA ...23
4. CONSIDERATII TEORETICE ASUPRA METODEI EQUAL CHANNEL ANGULAR EXTRUSION 31
4.1. Principiile teoretice ale finisarii granulatiei prin metoda ECAE .31
4.2. Trasee de deformare plastica in procesul ECAE .33
5. CERCETARI CU PRVIRE LA OBTINEREA STRUCTURILOR FINE PRIN DEFORMARE PLASTICA SEVERA A ALUMINIULUI ..36
5.1. Instalatia de masurare a deformatiilor .36
5.2. Martita ECAE utilizata pentru cercetare .38
5.3. Proba utilizata pentru cercetare 40
5.4. Descrierea experimentului ...41
5.5. Calculul gradului de deformare in procesul ECAE .53
5.5.1. Calculul gradului de deformare pentru o trecere ECAE ...53
5.6. Studiul microstructurii probei din aluminiu .54
5.6.1. Masuratori de microduritate ..58
6. Concluzii 59
7. Bibliografie 60

Extras din disertație Cum descarc?

Introducere
In prezent, tehnologiile care implica procese de deformare plastica severa a aliajelor metalice, in special a celor fara aport termic, sunt in plina dezvoltare. Avantul acestor procedee de realizare directa a unor produse cu geometrie complexa este determinat, in primul rand, de nivelul atins de stiinta materialelor, de conditiile generate de criza globala a resurselor materiale si de necesitatea obiectiva de protejare a mediului. [12]
Prelucrabilitatea plastica este o calitate indispensabila procesarii aliajelor metalice prin deformare plastica. Aceasta calitate este strans legata de proprietatile materialelor, de structura si configuratia sculelor si dispozitivelor, precum si de regimurile de lucru. [65] Exista mai multe cai pentru evidentierea prelucrabilitatii plastice a aliajelor metalice. Dintre acestea, doua sunt cele mai utilizate in prezent, si anume: metode experimentale si metode de simulare numerica. [49]
Metodele experimentale au fost si raman sursa de baza de colectare a informatiilor privind deformabilitatea plastica a aliajelor metalice, in conditii prestabilite de forma si dimensiune. Cercetarile stiintifice teoretice si experimentale in domeniul stiintei materialelor, s-au concentrat in ultimii ani pe imbunatatirea caracteristicilor mecanice ale aliajelor metalice, prin procedee mecanice de deformare plastica severa. [15]
Procesarea materialelor prin metode de deformare plastica severa poate fi cu usurinta incadrata in categoria investitiilor de capital cu risc inalt. Interesul pentru materialele nanostructurate in volum este justificat de proprietatile fizice si mecanice deosebite obtinute in cadrul produselor metalice care poseda asemenea structuri. [64]
Procesarea prin deformare plastica severa reprezinta totalitatea procedeelor de prelucrare a materialelor, prin intermediul carora, in volumul materialului supus procesului sunt dezvoltate deformatii plastice foarte mari, in scopul de a se crea structuri cu graunti ultrafini (UFG) sau de dimensiuni nanometrice (NG). Aceasta metoda de procesare poate crea nanostructuri uniforme in intreg volumul de material al metalului deformat, avand certitudinea obtinerii unor proprietati superioare bine stabilite si fara a-i fi periclitata integritatea mecanica in timpul deformarii. [48]
Obiectivul principal al proceselor de deformare plastica severa este de a se obtine piese si componente cu proprietati de rezistenta mecanica superioare, dar cu dimensiuni si greutate specifica reduse, fara a provoca alterarea conditiilor de mediu. [17]
1. CONSIDERATII TEORETICE ASUPRA PROCESULUI DE DEFORMARE PLASTICA SEVERA
1.1. Notiuni generale
Sub actiunea unor forte exterioare metalele si aliajele pot suferi deformari elastice si deformari plastice.
Deformarea elastica a materialelor si aliajelor se mentine numai in timpul actiunii unor forte exterioare capabile sa le modifice forma si dimensiunile. La inlaturarea acestor forte metalul sau aliajul revine la forma si dimensiunile initiale. [51]
Deformarea plastica a metalelor si aliajelor se produce numai la o animita valoare a fortelor exterioare. Aceasta deformare se mentine si dupa indepartarea fortelor care a provocat-o.
Metalele si aliajele sunt corpuri solide deformabile care au insusiri elastice si plastice. De aceea, la prelucrarea metalelor prin lovire sau presare ,deformarea plastica este precedata intotdeauna de deformarea elastica. Dupa inlaturarea fortei exterioare, deformarea elastica se recupereaza si ramine numai deformarea plastica. La prelucrarea prin deformarea plastica, metalele si aliajele se deformeaza, in principal, prin doua mecanisme, si anume: alunecarea si maclarea. [41]
Alunecarea in retelele cristaline consta in deplasarea in intregime a unei parti de cristal, in raport cu altele, pe planele de maxima densitate de atomi, numite plane de alunecare, si in directiile de alunecare pe care atomii au asezarea cea mai densa. La alunecare, deplasarea se face cu un multiplu intreg de distante atomicesi pe un numar mic de plane atomice (1 pina la 100 plane atomice), fara a distruge coeziunea dintre partile alaturate ale cristalului. [63] Alunecarea se intalneste la deformarea monocristalelor si agregatelor policristaline unui numar mare de metale si aliaje in timp ce maclarea are loc numai in cazul anumitor metale si aliaje.
La monocristale, planele de alunecare au aceeasi directie, in schimb la policristale, (adica la metale, si aliaje industriale), directia planelor de alunecare difera de la un cristal la altul. Datorita orientarii diferite a planelor de alunecare de la un graunte cristalin la altul, a neomogenitatii chimice si structurale si a altor factori, procesele de deformare plastica a agregatelor policristaline sint mult mai complexe decit la monocristale. [6] La inceput solicitarii metalelor si aliajelor mai intai se deformeaza cristelele a caror plane si directii de alunecare se apropie cel mai mult de planele inclinate la 45 fata de directia fortei. Pe masura ce deformarea continua, alunecarea se produce si in alte plane cu o inclinare mai putin favorabila fata de directia solicitarii. [88] Din acest punct de vedere plasticitatea metalelor este determinata de capacitatea lor de a produce plane de alunecare. Cu cit un metal are mai multe plane de alunecare, cu atat plasticitatea lui este mai ridicata. [41]

Fisiere în arhivă (1):

 Deformarea plastica severa a aliajelor prin metoda equal channel angular extrusion.pdf

Imagini din acest disertație Cum descarc?

Bibliografie

[1] R.Z. Valiev, R.K. Islamgaliev, and I.V. Alexandrov, Prog. Mater. Sci. 45, 102 (2000).
[2] Proceedings of the NATO ARW on Investigations and Applications of Severe Plastic Deformation, NATO Sci. Series, edited by T.C Lowe and R.Z. Valiev (Kluwer, Dordrecht, The Netherlands, 2000).
[3] T.C. Lowe and R.Z. Valiev, JOM April 27 (2000).
[4] E.A. Brandes and G.B. Brook, Smithells Metals Reference Book, 7th ed. (Butterworth-Heinemann, Oxford, United Kingdom, 1992), Ch. 22.
[5] E.R. Parker, Materials Data Book for Engineers and Scientists (McGraw-Hill, New York, 1967).
[6] T.G. Nie, J. Wadsworth, and O.D. Sherby, Superplasticity in Metals and Ceramics (Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom, 1997).
[7] Tsuji N, Saito Y, Lee SH, Minamino Y (2003) ARB and other new techniques to produce bulk ultrafine grained materials. E.W. Hart, Acta Metall. 15, 351 (1967).
[8] E. Bagherpour, N. Pardis, M. Reihanian, R. Ebrahimi, An overview on severe plastic deformation: research status, techniques classification, microstructure evolution, and applications, Springer-Verlag London Ltd., part of Springer Nature 2018.
[9] N. Hansen and D. Juul Jensen, Phil. Trans. R. Soc. London A 357, 1447 (1999).
[10] V.V. Stolyarov, Y.T. Zhu, I.V. Alexandrov, T.C. Lowe, and R.Z. Valiev, Mater. Sci. Eng. A 299, 59 (2001).
[11] I.V. Alexandrov, Y.T. Zhu, T.C. Lowe, R.K. Islamgaliev, and R.Z. Valiev, Metall. Mater. Trans. 29A, 2253 (1998).
[12] Y. Iwahashi, Z. Horita, M. Nemoto, and T.G. Langdon, Acta Metall. Mater. 45, 4733 (1997).
[13] R.Z. Valiev, E.V. Kozlov, Yu.F. Ivanov, J. Lian, A.A. Nazarov, and B. Baudelet, Acta Metall. Mater. 42, 2467 (1994).
[14] L. Lu, M.L. Sui, and K. Lu, Science 287, 1463 (2000).
[15] A.A. Nazarov, A.E. Romanov, and R.Z. Valiev, Acta Metall. Mater. 41, 1033 (1993).
[16]
[17] Chen, Y.C. et. al. ,,The effect of extrusion temperature on the development of deformation microstructures in 5052 aluminium alloy processed by equal channel angular extrusion", Acta Materialia 51, pp. 2005- 2015, 2003.
[18] Becker, R. and Lalli, L.A. ,,Texture evolution in channel-die compression port: effects of grains which shear", Textures Microstructural 14-18, pp. 145-150, 1991.
[19] Dyi-Cheng Chen, et. al. ,,Investigation into cold extrusion of aluminum billets usingthree-dimensional finite element method", J. Mater. Process.Technol., pp.192- 193, 188- 193, 2007.
[20] Schikorraa, M., et. al. ,,Microstructure analysis of aluminum extrusion: Prediction of microstructure on AA6060 alloy", J. Mater. Process. Technol. 201, pp. 156- 162, 2008.
[21] Segal, V.M. ,,Equal channel angular extrusion: from macromechanics to structure formation", Materials Science and Engineering A271, pp. 322- 333, 1999.
[22] Segal, V.M. ,,Methods of stress-strain Analysis in Metalforming", Sc.D. Thesis, Minsk, 1974.
[23] Krallics, Gy., Malgin, D. and Fodor, A. ,,Experimental Investigations of the Al 6082 Alloy Subjected to Equal-Channel Angular Pressing", Materials Science Forum, Vols. 473-474, pp. 129-134, 2005.
[24] Li, Y.J., Blum, W. ,,Strain rate sensitivity of Cu after severe plastic deformation by multiple compression", Physica Status Solidi A-Applications and Materials Science, Vol.202, No. 11, pp. 119-R121, 2005, DOI: 10.1002/pssa.200521160
[25] Popa, A. ,,Extrudarea metalelor si aliajelor", Editura Lux Libris, Brasov, ISBN 973-96308-8-x, pp. 36-41, 45-54, 1994.
[26] Salishchev, G.A. ,,Formation of submicrocrystalline structure titanium during successive uniaxial compression in three orthogonal directions", Nanomaterials by severe plastic deformation, Weinheim, Wiley VCH, pp. 691-700, 2004.
[27] Dyi-Cheng Chen, et. al. ,,Investigation into cold extrusion of aluminum billets usingthree-dimensional finite element method", J. Mater. Process.Technol., pp.192- 193, 188- 193, 2007.
[28] Nourbakhsh, S. and Vujic, D. ,,High strain plane -  strain deformation of 70-30 brass in a channel die", Acta Metall 34, pp. 1083-1090, 1986.
[29] E. Schafler, M.B. Kerber, Microstructural investigation of the annealing behaviour of high pressure torsion (HPT) deformed copper, Materials Scienceand Engineering A xxx (2006) xxx- xxx.
...