Microstructure and Plasticity of Hot Deformed 5083 Aluminum Alloy Produced by Rapid Solidification and Hot Extrusion / Badania Mikrostruktury I Plastyczności Odkształcanego Na Gorąco Szybko-Krystalizowanego I Wyciskanego Stopu Aluminium 5083

Abstract

The objective of the present study is to analyze the mechanical properties and thermal stability for rapidly solidified and extruded 5083 aluminum alloy (RS). Compression tests were performed in order to estimate flow stress and strain rate sensitivity relation for 5083 alloy in the temperature range of 20• C to 450• C. For the comparison purposes, conventionally cast and extruded industrial material (IM) was studied as well. Deformation tests performed at room temperature conditions show that rapidly solidified material exhibits about 40% higher yield stress (YS=320 MPa) than conventionally cast material (YS=180 MPa), while the deformation at 450• C results in significant decrease of flow stress parameters for RS material (YS=20 MPa) in comparison to IM material (YS=40 MPa). Strain rate sensitivity parameter determined for high temperature conditions indicates superplasticity behavior of RS material. Structural observations show that under conditions of high-temperature deformation there are no operating recrystallization mechanisms. In general, grain size below 1µm and size of reinforcing phases below 50 nm is preserved within the used deformation temperature range.Keywords: rapid solidification, Al-Mg alloy, thermal stability, superplasticityCelem niniejszej pracy było zbadanie własności mechanicznych oraz stabilności termicznej szybkokrystalizowanego a następnie wyciskanego stopu aluminium 5083. Testy ściskania przeprowadzone w zakresie temperatur od 20• C do 450• C przy dwóch różnych prędkościach odkształcenia pozwoliły na wyznaczenie charakterystyk naprężenia płynięcia materiału oraz jego czułości na prędkość odkształcenia w funkcji temperatury. Wyniki odniesiono do wyciskanego w identycznych warunkach, konwencjonalnie odlewanego materiału (IM -industrial material) o tym samym składzie chemicznym. Uzyskane dane wskazują, że szybkokrystalizowany materiał posiada w temperaturze pokojowej ok. 40% wyższą granicę plastyczności wynoszącą 320 MPa w stosunku do materiału odlewanego -180 MPa. Natomiast w najwyższej temperaturze deformacji naprężenie uplastyczniające stopu RS jest dwukrotnie niższe niż dla materiału IM (40 MPa dla materiału odlewanego w porównaniu z 20 MPa dla materiału szybko krystalizowanego). Wyznaczony w najwyższej temperaturze parametr czułości na prędkość odkształcenia dla stopu RS (Rapid Solidification) osiąga wartości zbliżone do 0,3 co wskazuje na nadplastyczność tego materiału. Przeprowadzone badania elektrono-mikroskopowe wskazują na brak aktywnych mechanizmów odbudowy struktury. Zarówno wielkość ziarna w materiale RS będąca na poziomie poniżej 1µm jak i wielkość faz umacniających nie przekraczających 50 nm nie ulegała zmianie w całym zakresie stosowanych temperatur.

Thermo-Mechanical Processing of Rapidly Solidified 5083 Aluminium Alloy - Structure and Mechanical Properties

“…In correspondence to the conventionally cast material, 5083 RS alloy exhibit 45% higher yield strength and 25% higher ultimate tensile strength without significant decrease of plasticity [6]. Those features are direct results of the grain size refinement from an average diameter of ∼15 µm to ∼710 nm for conventionally cast and rapidly solidified alloy, respectively.…”

“…2) were found to be intermetallic phases containing Fe, Cr, Ti. Chemical analysis of these particles can be found elsewhere [6]. Application of rolling process leads to the substantial increase of dislocation density as it is shown in Figure 3.…”

“…It has been shown that the grain size of 5083 aluminium alloy processed by industrial routes can be reduced to several micrometers [8,9]. Our early research works in 5083 alloy [6] suggested that rapid solidification combined with hot extrusion process allow to obtain grain size below 1 µm. Based on this results an attempt for further reduction of grain size by thermo-mechanical treatment has been made.…”

“…Contrary, rapid solidification combined with the conventional processing such as hot extrusion, provides an effective way for wrought alloys production. Increased mechanical properties [5,6], thermal stability [7] and corrosion resistance can be achieved due to grain size and intermetallic phase's refinement.…”

The Effect of Laser Surface Treatment on Structure and Mechanical Properties Aluminium Alloy ENAC-AlMg9

“…The dynamic expansion of the industrial economy makes it necessary to find much better and advanced engineering materials able to meet the new demands [1][2][3][4]. Research is being designed and conducted it improve functional and mechanical properties of all materials group for industrial use.…”