Мискроструктурные свойства, термическая стабильность и сверхпластичность магниевого сплава ZK60, деформированного кручением под высоким давлением

S.A. Torbati-Sarraf1, S. Sabbaghianrad1, T.G. Langdon1*
1Departments of Aerospace & Mechanical Engineering and Materials Science, University of Southern California, Los Angeles, CA 90089-1453, U.S.A.
Аннотация
Для исследования микроструктуры, твердости и свойств при растяжении после деформации 5 оборотами кручения под высоким давлением (КВД) при комнатной температуре был использован экструдированный сплав магния ZK60. Результаты дифракции обратно рассеянных электронов показывают, что при этом образуется ультрамелкозернистая структура с размером зерен около 700 нм с удовлетворительной однородностью, большинство зерен в которой ориентировано параллельно направлению сдвига. Материал также показывает однородную твердость по площади диска со средним значением микротвердости, которое достигает насыщения при Hv ≈124 от исходного значения, равного Hv ≈74. Полученное высокое значение связано с высокой плотностью дислокаций, очень малым размером зерен и текстурным упрочнением. Микротвердость сохранила однородность после отжига образцов после КВД в течение 40 ч при 448 К. Однако значение твердости испытало резкое падение до Hv ≈85, а средний размер зерен возрос до ~2.1 мкм. Эти изменения могут быть следствием процессов возврата и вызванного ими текстурного разупрочнения. Образцы, деформированные до 5 оборотов КВД, проявляют отличные сверхпластические свойства с максимальным удлинением 940% при 523 K и оптимальной скоростью деформации 1.0×10-4 с-1. Значительная сверхпластичность наблюдалась при 448 К благодаря стабильности бимодальной структуры при более низких температурах. Такая микроструктура могла способствовать одновременной аккомодации зернограничного проскальзывания и внутризеренного скольжения и задержке шейкообразования.
Принята: 30 января 2015
Просмотры: 159   Загрузки: 46
Ссылки
1.
M. Kawasaki, R. B. Figueiredo, T. G. Langdon, J. Mater. Sci. 47, 7719 (2012).
2.
E. O. Hall, J. Proc. Phys. Soc. B 64, 747 (1951).
3.
N. J. Petch, J. Iron Steel Inst. 174, 25 (1953).
4.
T. G. Langdon, Acta Mater. 61, 7035 (2013).
5.
R. Z. Valiev, R. K. Islamgaliev, I. V. Alexandrov, Prog. Mater. Sci. 45, 103 (2000).
6.
R. Z. Valiev, Y. Estrin, Z. Horita, T. G. Langdon, M. J. Zehetbauer, Y. T. Zhu, JOM 58 (4), 33 (2006).
7.
R. Z. Valiev, R. S. Musalimov, N. K. Tsenev, Phys. Status Solidi. 115 A, 451 (1989).
8.
S. V. Divinski, G. Reglitz, H. Rősner, Y. Estrin, G. Wilde, Acta Mater. 59, 1974 (2011).
9.
G. W. Nieman, J. R. Weertman, R. W. Siegel, Scr. Metall. 24, 145 (1990).
10.
R. Z. Valiev, R. S. Musalimov, O. A. Kaibyshev, R. I. Kuznetsov, N. K. Tsenev, Proc. U. S.S. R. Acad. Sci. 301, 864 (1988).
11.
Y. Zhu, R. Z. Valiev, T. G. Langdon, N. Tsuji, K. Lu, MRS Bull. 35, 977 (2010).
12.
R. Z. Valiev, T. G. Langdon, Prog. Mater. Sci. 51, 881 (2006).
13.
A. P. Zhilyaev, T. G. Langdon, Prog. Mater. Sci. 53, 893 (2008).
14.
B. Mordike, T. Ebert, Mater. Sci. Eng. A 302, 37 (2001).
15.
Y. Huang, R. B. Figueiredo, T. G. Langdon, Rev. Adv. Mater. Sci. 31, 129 (2012).
16.
R. B. Figueiredo, T. G. Langdon, J. Mater. Sci. 44, 4758 (2009).
17.
S. A. Torbati-Sarraf, T. G. Langdon, J. Alloy Compd. 613, 357 (2014).
18.
S. A. Torbati-Sarraf, T. G. Langdon, Adv. Mater. Res. 922, 767 (2014).
19.
Y. Harai, M. Kai, K. Kaneko, Z. Horita, T. G. Langdon, Mater. Trans. 49, 76 (2008).
20.
S. Sabbaghianrad, T. G. Langdon, Mater. Sci. Eng. A 596, 52 (2014).
21.
M. P. Staiger, A. M. Pietak, J. Huadmai, G. Dias, Biomaterials 27, 1728 (2006).
22.
F. H. Froes, D. Eliezer, E. Aghion, JOM 50 (9), 30 (1998).
23.
K. Johnson, Adv. Mater. Proc. 160, 62 (2002).
24.
A. A. Luo, Int. Mater. Rev. 49, 13 (2004).
25.
S. A. Torbati-Sarraf, R. Mahmudi, Int. J. Mod. Phys. Conf. Ser. 05, 307 (2012).
26.
D. R. Nugmanov, R. K. Islamgaliev, Rev. Adv. Mater. Sci. 31, 157 (2012).
27.
S. C. Yoon, Z. Horita, H. S. Kim, J. Mater. Process. Technol. 201, 32 (2008).
28.
R. B. Figueiredo, P. H. R. Pereira, M. T. P. Aguilar, P. R. Cetlin, T. G. Langdon, Acta. Mater. 60, 3190 (2012).
29.
M. Kai, Z. Horita, T. G. Langdon, Mater. Sci. Eng. A 488, 117 (2008).
30.
Y. Huang, R. B. Figueiredo, T. Baudin, A. L. Helbert, F. Brisset,, T. G. Langdon, J. Mater. Sci. 47, 7796 (2012).
31.
H. Jiang, Y. T. Zhu, D. P. Butt, I. V. Alexandrov, T. C. Lowe, Mater. Sci. Eng. A 290, 128 (2000).
32.
H. K. Kim, W. J. Kim, Mater. Sci. Eng. A 385, 300 (2004).
33.
In: ASM Handbook, Materials Park, OH: ASM International Vol 2, (1990).
34.
X. G. Qiao, Y. W. Zhao, W. M. Gan, Y. Cheng, M. Y. Zheng, K. Wu, N. Gao, M. J. Starink, Mater. Sci. Eng. A 619, 95 (2014).
35.
S. A. Torbati-Sarraf, R. Mahmudi, Mater. Sci. Eng. A627, 3515 (2010).
36.
E. Kelly, W. F. Hosford, Trans. Metall. Soc. AIME 242, 5 (1968).
37.
F. J. Humphreys, M. Hatherly, Recrystallization and Related Annealing Phenomena, Elsevier, Oxford, United Kingdom, (1996).
38.
J. Čížek, I. Procházka, B. Smola, I. Stulíková, R. Kužel, Z. Matěj, V. Cherkaska, R. K. Islamgaliev, O. Kulyasova, Mater. Sci. Eng. A 462, 121 (2007).
39.
W. J. Kim, H. T. Jeong, Mater. Trans. 46, 251 (2005).
40.
D. R. Nugmanov, R. K. Islamgaliev, Rev. Adv. Mater. Sci. 31, 157 (2012).
41.
T. G. Langdon, J. Mater. Sci. 44, 5998 (2009).
42.
T. G. Langdon, Metal. Sci. 16, 176 (1982).
43.
R. B. Figueiredo, T. G. Langdon, Adv. Eng. Mater. 10, 37 (2008).
44.
Y. H. Zhao, Y. Z. Guo, Q. Wei, A. M. Dangelewicz, C. Xu, Y. T. Zhu, T. G. Langdon, Y. Z. Zhou, E. J. Lavernia, Scripta. Mater. 59, 627 (2008).
45.
Y. H. Zhao, Y. Z. Guo, Q. Wei, T. D. Topping, A. M. Dangelewicz, Y. T. Zhu, T. G. Langdon, E. J. Lavernia, Mater. Sci. Eng. A 525, 68 (2009).
46.
R. Lapovok, R. Cottam, P. F. Thomson, Y. Estrin, J. Mater. Res. 20, 1375 (2005).
47.
R. Lapovok, P. F. Thomson, R. Cottam, Y. Estrin, Mater. Sci. Eng. A 410—11, 390 (2005).
48.
R. Lapovok, Y. Estrin, M. V. Popov, T. G. Langdon Adv. Eng. Mater. 10 (5), 429 (2008).
49.
T. G. Langdon, Mater. Sci. Eng. A174, 225 (1994).
50.
R. Z. Valiev, T. G. Langdon, Acta Metall. Mater. 41, 949 (1993).