Książka
Modelowanie tekstury w magnezie i jego stopach podczas procesów przeróbki plastycznej na gorąco
| dc.contributor.author | Sułkowski, Bartosz | |
| dc.date.issued | 2023 | |
| dc.description.abstract | Magnesium alloys are becoming more and more widely used in many applications due to their good mechanical properties and high specific strength. These materials are found to be used in automotive and aviation industries because they reduce vehicles weight, fuel consumption and $CO_{2}$ emissions. At the same time, new fields of application are emerging for the magnesium alloys. For example, they are used in medicine for biodegradable prostheses because of their excellent biocompatibility and adequate corrosion resistance. Another area of the Mg alloys application is in a power industry where they can be used for storage systems of electrical power for fuel cells. Some features of the magnesium alloys limit the scope of their applicability. For example, the anisotropy of mechanical properties limits the plastic processing of these materials. Since magnesium belongs to metals with a hexagonal structure, it is similar to other metals of this type (Zn, Ti, Zr) characterized by a large difference in the values of the critical resolved shear stress for different slip systems. Other examples of the anisotropy include a large difference in diffusion and corrosion rates along specific crystallographic directions. In polycrystalline materials the anisotropy of mechanical properties is even more significant because of the impact on a crystallographic texture of the material. This is especially visible among the magnesium alloys plastically processed, where intense crystallographic texture components are observed. The resulting crystallographic texture reduces the formability of the magnesium alloys and increases the anisotropy of strength and corrosion properties. Mechanisms of the crystallographic texture evolution in the magnesium alloys are still not fully understood and are recently an important subject of research. Knowledge of these mechanisms in hexagonal metals is extremely important due to the need to reduce the strong anisotropy of the mechanical properties. Results of experiments available in the literature provide large amounts of data that allow the formulation of new hypotheses. The hypotheses can be verified using mathematical models and computer simulations allowing even more deep understanding of the phenomena discussed. The monograph presents a new model of the crystallographic texture evolution. The model is based on visco-plastic self-consistent and cellular automaton models. The presented model is a unique approach to the evolution of the crystallographic texture in deformed alloys. It can be successfully used to describe processes occurring in metals during hot plastic processing. The developed model takes into account the values of the critical resolved shear stress for individual slip systems, strengthening parameters and processes of grain nucleation and grain growth. It allows to determine the evolution of the main crystallographic texture components, dislocation density, grain size and their disorientation. Thanks to the presented model it is possible to track continuous and discontinuous dynamic recrystallization. The modeling results were compared with the experimentally obtained data. The use of the presented model will allow for designing new hot deformation schemas of metals with the hexagonal structure by striving to form appropriate components of the crystallographic texture. Moreover, proper selection of the process conditions during plastic processing will reduce the high anisotropy of the mechanical properties of the magnesium alloys. | en |
| dc.description.abstract | Stopy magnezu są coraz częściej wykorzystywane w przemyśle ze względu na swoje właściwości, w szczególności małą gęstość i dobre własności mechaniczne. Materiały te znajdują zastosowanie w branżach motoryzacyjnej i lotniczej, ponieważ pozwalają ograniczyć ciężar pojazdów, zużycie paliw i emisję $CO_{2}$. Równolegle pojawiają się nowe obszary wykorzystania stopów magnezu. Przykładowo stosuje się je w medycynie na biodegradowalne protezy, ponieważ mają doskonałą biozgodność i odpowiednią odporność korozyjną. Inny obszar zastosowania Mg to energetyka, gdzie stopy magnezu można używać do magazynowania wodoru dla ogniw paliwowych. Niektóre cechy stopów magnezu ograniczają możliwości ich zastosowania. Jako przykład można podać anizotropię własności mechanicznych limitującą przeróbkę plastyczną tych materiałów. Ponieważ magnez należy do metali o strukturze heksagonalnej, to podobnie jak inne metale z tej grupy (Zn, Ti, Zr) charakteryzuje się dużą różnicą w wartościach krytycznego naprężenia ścinającego dla różnych systemów poślizgu. Inne przykłady anizotropii własności to duża różnica dyfuzji i szybkości korozji wzdłuż określonych kierunków krystalograficznych. W materiałach polikrystalicznych na anizotropię własności mechanicznych istotnie wpływa tekstura krystalograficzna materiału. Szczególnie jest to widoczne w stopach magnezu poddanych przeróbce plastycznej, gdzie powstaje tekstura krystalograficzna o intensywnych składowych. Powstała tekstura krystalograficzna zmniejsza odkształcalność stopów magnezu oraz zwiększa anizotropię własności wytrzymałościowych i korozyjnych. Mechanizmy ewolucji tekstury krystalograficznej w stopach magnezu wciąż nie są do końca poznane i stanowią ważny obiekt badań w ostatnim czasie. Znajomość tych mechanizmów w metalach heksagonalnych jest niezwykle istotna ze względu na konieczność redukcji dużej anizotropii własności mechanicznych. Wyniki eksperymentalne dostarczają dużych ilości danych, które pozwalają formułować nowe hipotezy, a dzięki modelom matematycznym i symulacjom komputerowym można je weryfikować i głębiej zrozumieć omawiane zjawiska. W monografii przedstawiono nowy model ewolucji tekstury krystalograficznej stworzony na bazie modeli visco-plastic self-consistent oraz cellular automaton. W przedstawionym modelowaniu zastosowano unikatowe podejście do ewolucji tekstury krystalograficznej w stopach metali odkształcanych na gorąco i może być ono z powodzeniem stosowane do opisu procesów zachodzących w metalach podczas przeróbki plastycznej. Opracowany model uwzględnia wartości krytycznego naprężenia ścinającego dla poszczególnych systemów poślizgu, parametry umocnienia, procesy zarodkowania i rozrostu ziarna. Pozwala określić ewolucję głównych składowych tekstury krystalograficznej, gęstości dyslokacji, wielkości ziarna oraz dezorientację struktury. Dzięki przedstawionemu modelowi możliwe jest śledzenie procesów ciągłej i nieciągłej dynamicznej rekrystalizacji. Rezultaty modelowania porównano z eksperymentalnie uzyskanymi danymi strukturalnymi. Za pomocą przedstawionego modelu będzie można projektować procesy przeróbki plastycznej na gorąco metali o strukturze heksagonalnej w taki sposób, aby powstała struktura materiału miała pożądane składowe tekstury krystalograficznej. Właściwy dobór warunków procesów przeróbki plastycznej umożliwi zredukowanie dużej anizotropii własności mechanicznych stopów magnezu. | pl |
| dc.description.physical | 94 str. | |
| dc.description.placeOfPublication | Kraków | |
| dc.description.type | monografia | |
| dc.description.version | wersja wydawnicza | |
| dc.identifier.eisbn | 978-83-67427-69-2 | |
| dc.identifier.isbn | 978-83-67427-29-6 | |
| dc.identifier.issn | 0867-6631 | |
| dc.identifier.uri | https://repo.agh.edu.pl/handle/AGH/106426 | |
| dc.language.iso | pol | |
| dc.publisher | Wydawnictwa AGH | |
| dc.relation.ispartofseries | Rozprawy, Monografie, 377 | |
| dc.rights | AGH Licence (University Press) - Fair Use | |
| dc.rights.access | otwarty dostęp | |
| dc.rights.uri | https://repo.agh.edu.pl/info/licence-agh-university-press | |
| dc.title | Modelowanie tekstury w magnezie i jego stopach podczas procesów przeróbki plastycznej na gorąco | pl |
| dc.title.alternative | Modeling of crystallographic texture in magnesium and its alloys during hot plastic deformation | en |
| dc.type | książka | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| relation.isAuthorOfPublication | b0903694-b635-48f9-a3fb-e3706b40cde4 | |
| relation.isAuthorOfPublication.latestForDiscovery | b0903694-b635-48f9-a3fb-e3706b40cde4 |