Достижение сверхпластичности ультрамелкозернистого сплава Zn-22% Al при комнатной температуре

T. Uesugi1, Y. Takigawa1, M. Kawasaki2*, K. Higashi1§
1Department of Materials Science, Osaka Prefecture University, 1-1, Gakuen-sho, Naka-ku, Sakai, Osaka 599-8531, Japan
2Division of Materials Science and Engineering, Hanyang University, 222 Wangsimni, Seongdong-gu, Seoul 133-791, South Korea
Аннотация
Механизмы процессов ползучести и сверхпластичности, имеющих место в крупнозернистых материалах, в настоящее время хорошо поняты. Однако недавние исследования привели к успехам в получении объемных образцов металлов с субмикронным размером зерен, которые предоставляют возможность демонстрации улучшенных механических свойств. В традиционной промышленной практике для достижения существенного измельчения зерен используется термомеханическая обработка, но наименьшие размеры зерен, достигаемые этим способом, составляют величину порядка нескольких микрометров, и с их помощью обычно невозможно достигать размеров зерен в субмикрометрическом или нанометровом диапазоне. В настоящей работе продемонстрировано получение ультрамелкозернистого эвтектоидного сплава Zn-22 % Al путем обработки на твердый раствор с последующей термомеханической обработкой. Микроструктурные исследования показали, что в результате такой обработки образуются стабильные равноосные ультрамелкие зерна размерами около 0.63 мкм с однородным распределением зерен Zn и Al. Испытания растяжением показали проявление превосходной сверхпластичности при комнатной температуре с максимальным удлинением 400% при скорости деформации 1.0×10-3 с-1. Полученное удлинение является одним из наиболее высоких сверхпластических удлинений при комнатной температуре, зарегистрированных до настоящего времени на сплаве Zn-22% Al. Однако измеренное значение скоростной чувствительности сверхпластического течения, равное примерно 0.24, ниже, чем теоретическое значение для традиционной сверхпластичности, равное 0.5. В настоящей работе оценено пороговое напряжение, которое является одной из возможных причин уменьшения скоростной чувствительности сверхпластичности при комнатной температуре в ультрамелкозернистом сплаве Zn-22%.
Получена: 06 февраля 2015   Принята: 13 февраля 2015
Просмотры: 130   Загрузки: 48
Ссылки
1.
T.G. Langdon, J. Mater. Sci. 44, 5998 (2009).
2.
T.G. Langdon, Mater. Sci. Eng. A174, 225 (1994).
3.
H. Ishikawa, D.G. Bhat, F.A. Mohamed, T.G. Langdon, Metall. Trans. 8A, 523 (1977).
4.
M.M.I. Ahmed, T.G. Langdon, Metall. Trans. 8A, 1832 (1977).
5.
K. Higashi, T. Ohnishi, Y. Nakatani, Scripta Metall. 19, 821 (1985).
6.
Y. Ma, T.G. Langdon, Metall. Mater. Trans. A 25A, 2309 (1994).
7.
F.A. Mohamed, T.G. Langdon, Acta Metall. 23, 117 (1975)
8.
H. Ishikawa, F.A. Mohamed, T.G. Langdon, Phil. Mag. 32, 1269 (1975).
9.
F.A. Mohamed, M.M.I. Ahmed, T.G. Langdon, Metall. Trans. 8A, 933 (1977).
10.
M.A. Meyers, A. Mishra, D.J. Benson, Prog. Mater. Sci. 51, 427 (2006).
11.
ROC Patent Publication No. I273023.
12.
R.Z. Valiev, T.G. Langdon, Prog. Mater. Sci. 51, 881 (2006).
13.
R.S. Mishra, M.W. Mahoney, S.X. McFadden, N.A. Mara, A.K. Mukherjee, Scripta Mater. 42, 163 (2000).
14.
A.P. Zhilyaev, T.G. Langdon, Prog. Mater. Sci. 53, 893 (2008).
15.
K. Makii, Y. Mimura, H. Ueda, Japan Patent Office (1999) 11–222643.
16.
P. Kumar, C. Xu, T.G. Langdon, Mater. Sci. Eng. A410-411, 447 (2005).
17.
M. Kawasaki, T.G. Langdon, Mater. Trans. 49, 84 (2008).
18.
M. Kawasaki, T.G. Langdon, Mater. Sci. Eng. A503, 4851 (2009).
19.
M. Kawasaki, T.G. Langdon, Mater. Sci. Eng. A528, 6140 (2011).
20.
M. Kawasaki, T.G. Langdon, Mater. Trans. 53, 87 (2012).
21.
M.R. Azpeitia, E.E.M. Flores, G. Torres-Villaseñor, J. Mater. Sci. 47, 6206 (2012).
22.
T. Tanaka, K. Makii, A. Kushibe, K. Higashi, Mater. Trans. 43, 2449 (2002).
23.
T. Tanaka, K. Makii, A. Kushibe, M. Kohzu, K. Higashi, Scripta Mater. 49, 361 (2003).
24.
T. Tanaka, K. Higashi, Mater. Trans. 45, 1261 (2004).
25.
T. Tanaka, K. Higashi, Mater. Trans. 45, 2547 (2004).
26.
T. Tanaka, H. Watanabe, M. Kohzu, K. Higashi, Mater. Sci. Forum 447-448, 489 (2004).
27.
T. Tanaka, M. Kohzu, Y. Takigawa, K. Higashi, Scripta Mater. 52, 231 (2005).
28.
P. Kumar, C. Xu, T.G. Langdon, Mater. Sci. Eng. A429, 324 (2006).
29.
T. Hirata, T. Tanaka, S.W. Chung, Y. Takigawa, K. Higashi, Scripta Mater. 56, 477 (2007).
30.
S.H. Xia, J. Wang, J.T. Wang, J.Q. Liu, Mater. Sci. Eng. A493, 111 (2008).
31.
M. Demirtas, G. Purcek, H. Yanar, Z.J. Zhang, Z.F. Zhang, Mater. Sci. Eng. A620, 233 (2014).
32.
K. Makii, S. Furuta, K. Aoki, A. Kushibe, T. Tanaka, K. Higashi, Mater. Sci. Forum 447-448, 497 (2004).
33.
A. Kushibe, Y. Takigawa, K. Higashi, K. Aoki, K. Makii, T. Takagi, Mater. Sci. Forum 551-552, 583 (2007).
34.
T.K. Ha, W.B. Lee, C.G. Park, Y.W. Chang, Metall. Mater. Trans. A 28A, 1771 (1997).
35.
T.K. Ha, J.R. Son, W.B. Lee, C.G. Park, Y.W. Chang, Mater. Sci. Eng. A307, 98 (2001).
36.
H. Naziri, R. Pearce, Acta Metall. 22, 1321 (1974).
37.
O.A. Kaibyshev, B.V. Rodionov, R.Z. Valiev, Acta Metall. 26, 1877 (1978).
38.
H. Naziri, R. Pearce, M.H. Brown, K.F. Hale, Acta Metall. 23, 489 (1975).
39.
G. Torres-Villaseñor, J. Negrete, Mater. Sci. Forum 243–245, 553 (1997).
40.
I.-C. Choi, Y.-J. Kim, B. Ahn, M. Kawasaki, T.G. Langdon, J.-I. Jang, Scripta Mater. 75, 102 (2014).
41.
S.X. McFadden, R.S. Mishra, R.Z. Valiev, A.P. Zhilyaev, A.K. Mukherjee, Nature 398, 684 (1999).
42.
Y. Huang, T.G. Langdon, J. Mater. Sci. 37, 4993 (2002).
43.
Y. Huang, T.G. Langdon, Mater. Sci. Eng. A358, 114 (2003).
44.
M. Demirtas, G. Purcek, H. Yanar, Z.J. Zhang, Z.F. Zhang, J. Alloys Compds 623, 213 (2015).
45.
R.Z. Valiev, M.Yu. Murashkin, A. Kilmametov, B. Straumal, N.Q. Chinh, T.G. Langdon, J. Mater. Sci. 45, 4718 (2010).
46.
N.Q. Chinh, T. Csanádi, T. Győri, R.Z. Valiev, B.B. Straumal, M. Kawasaki, T.G. Langdon, Mater. Sci. Eng. A543, 117 (2012).
47.
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. A525, 68 (2009).
48.
T. Tanaka, Y. Takigawa, K. Higashi, Scripta Mater. 58, 643 (2008).
49.
T.G. Langdon, Acta Metall. Mater. 42, 2437 (1994).
50.
H.J. Frost, M.F. Ashby, Deformation-Mechanism Maps, (Pergamon Press Oxford, 1982) p. 44.
51.
P. Shariat, R.B. Vastava, T.G. Langdon, Acta Metall. 30, 285 (1982).