Влияние химического состава и размера зерен на сверхпластичность при комнатной температуре сплавов Zn-Al, подвергнутых РКУП

M. Demirtas1, G. Purcek2, H. Yanar2, Z.J. Zhang3, Z.F. Zhang3
1Department of Mechanical Engineering, Bayburt University, Bayburt 69000, Turkey
2Department of Mechanical Engineering, Karadeniz Technical University, Trabzon 61080, Turkey
3Shenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China
Аннотация
Низколегированный сплав Zn-0.3Al, эвтектик Zn-5Al и эвтектоидный сплав Zn-22Al были подвергнуты многопроходному равноканальному угловому прессованию (РКУП) с целью получения мелкозернистой (МЗ) или ультрамелкозернистой (УМЗ) структуры и достижения сверхпластичности при комнатной температуре. РКУП привело к измельчению микроструктуры Zn-0.3Al и формированию МЗ обогащенной Zn η-матрицы со средним размером зерен 2 мкм и однородно распределенных наноразмерных богатых Al α-частиц с размером в интервале 50-200 нм. В сплаве Zn-5Al была получена бимодальная структура с УМЗ богатой Al α– фазой и МЗ богатой Zn η– фазой, имеющими соответственно размеры зерен 110 нм и 540 нм. В сплаве Zn-22Al РКУП привело к формированию не агломерированной УМЗ микроструктуры со средним размером зерен 200 нм, что представляет собой минимальное достигнутое к настоящему времени значение размера зерен, полученное РКУП на данном сплаве. Для сплавов Zn-0.3Al, Zn-5Al и Zn-22Al были получены максимальные сверхпластические удлинения при комнатной температуре, равные соответственно 1000%, 520% и 400%. По отношению к сверхпластичности сплавов Zn-Al показано, что более низкое содержание Al приводит к более высоким сверхпластическим удлинениям, даже если сплав имеет больший размер зерен. Показано, что зернограничное проскальзывание (ЗГП) является основным механизмом деформации в области II, являющейся оптимальной областью сверхпластической деформации при комнатной температуре для всех трех сплавов Zn-Al с показателем скоростной чувствительности в интервале 0.25-0.31.
Принята: 12 августа 2015
Просмотры: 112   Загрузки: 36
Ссылки
1.
M. Kawasaki, T. G. Langdon, J. Mater. Sci. 49, 6487 (2014).
2.
T. G. Langdon, J. Mater. Sci. 44, 5998 (2009).
3.
O. A. Kaibyshev, Superplasticity of Alloys Intermetallides and Ceramics. Berlin: Springer-Verlag, (1992).
4.
G. D. Bengough. J. Inst. Metals 7, 123 (1912).
5.
S. H. Xia, J. Wang, J. T. Wang, J. Q. Liu, Mater. Sci. Eng. A 493, 111 (2008).
6.
R. C. Cook, Superplasticity in a dilute zinc aluminum alloy, Master’s Thesis, University of British Columbia, Canada, (1968).
7.
T. K. Ha, J. R. Son, W. B. Lee, C. G. Park, Y. W. Chang, Mater. Sci. Eng. A 307, 98 (2001).
8.
H. Naziri, Superplasticity in Zn-based Alloys, Ph. D. Thesis, Cranfield Institute of Technology, United Kingdom, (1972).
9.
P. Málek P., Lukáč, Czech. J. Phys. B 36, 498 (1986).
10.
T. Tanaka, K. Makii, A. Kushibe, M. Kohzu, K. Higashi, Scr. Mater. 49, 361 (2003).
11.
M. Demirtas, G. Purcek, H. Yanar, Z. J. Zhang, Z. F. Zhang, J. Alloys Compnd. 623, 213 (2015).
12.
T. Hirata, T. Tanaka, S. W. Chung, Y. Takigawa, K. Higashi, Scr. Mater. 56, 477 (2007).
13.
T. Tanaka, H. Watanabe, K. Higashi, Mater. Trans. 44, 1891 (2003).
14.
T. Tanaka, K. Higashi, Mater. Trans. 45, 1261 (2004).
15.
P. Kumar, C. Xu, T. G. Langdon, Mater. Sci. Eng. A 429, 324 (2006).
16.
Y. Huang, T. G. Langdon, J. Mater. Sci. 37, 4993 (2002).
17.
C. F. Yang, J. H. Pan, M. C. Chuang, J. Mater. Sci. 43, 6260 (2008).
18.
M. Demirtas, G. Purcek, H. Yanar, Z. J. Zhang, Z. F. Zhang, Mater. Sci. Eng. A 620, 233 (2014).
19.
K. Itatani, K. Tsuchiya, Y. Sakka, I. J. Davies, S. Koda, J. Eur. Ceram. Soc. 31, 2641 (2011).
20.
H. Yoshida, K. Matsui, Y. Ikuhara, J. Am. Ceram. Soc. 95, 1701 (2012).
21.
D. G. Garcia, S. B. Martin, B. M. Moshtaghioun, R. L. G. Romero, A. D. Rodriguez, Mater. Sci. Forum 735, 120 (2013).
22.
T. Ohkubo, T. Hiroshima, S. Ochiai, Y. Hirotsu, W. Fujitani, Y. Umakoshi, A. Inoue, Mater. Sci. Forum 304—306, 361 (1999).
23.
Y. Saotome, K. Itoh, T. Zhang, A. Inoue, Scr. Mater. 44, 1541 (2001).
24.
T. H. Alden, Trans. AIME 236, 1633 (1966).
25.
R. C. Gifkins, J. Inst. Met. 95, 373 (1967).
26.
M. M. I. Ahmed, T. G. Langdon, J. Mater. Sci. Letters 2, 59 (1983).
27.
Y. H. Zhu, Mater. Trans. 45, 3083 (2004).
28.
M. Kawasaki, T. G. Langdon, Mater. Sci. Eng. A 528, 6140 (2011).
29.
C. Y. Chou, S. L. Lee, J. C. Lin, C. M. Hsu, Scr. Mater. 57, 972 (2007).
30.
M. Kawasaki, T. G. Langdon, J. Mater. Sci. 42, 1782 (2007).
31.
P. Shariat, R. B. Vastava, T. G. Langdon, Acta Metall. 30, 285 (1982).
32.
P. Kumar, C. Xu, T. G. Langdon, Mater. Sci. Eng. A 410—411, 447 (2005).
33.
H. Naziri, R. Pearce, M. R. Brown, K. F. Hale, Acta Metall. 23, 489 (1975).
34.
I. I. Novikov, V. K. Portnoy, T. E. Terentieva, Acta Metall. 25, 1139 (1977).
35.
M. Kawasaki, T. G. Langdon, J. Mater. Sci. 48, 4730 (2013).
36.
T. S. Cho, H. J. Lee, B. Ahn, M. Kawasaki, T. G. Langdon, Acta Mater. 72, 67 (2014).
37.
B. P. Kashyap, A. K. Mukherjee, in: B. Baudelet, M. Suery (Eds.), Superplasticity, Paris: