Microstructure changes in superplastically deformed ultrafine-grained Al-3Mg-0.2Sc alloy

Abstract

Experiments were conducted on an ultrafine-grained Al-3wt.%Mg-0.2wt.%Sc alloy to characterize the microstructure changes occurring during large tensile deformation at elevated temperature within a transition between superplasticity and creep. The coarse-grained material was subjected to equal-channel angular pressing at room temperature using a die which had a 90° angle between the channels. The billets were rotated by 90° in the same sense between each pass in the processing route Bc. The billets were subsequently pressed by 2 and 8 passes. Microstructure was investigated by scanning electron microscope equipped with an electron back scatter diffraction unit. Microstructure analysis showed that the movement of dislocations and the growth of grains were restricted by Al3Sc coherent precipitates formed during stabilizing annealing at 623 K for 1h. It was found that deformation behaviour of investigated Al alloy was influenced by inhomogeneity of microstructure and deformation-induced coarsening of grains. The fracture behaviour was affected by cavity formation due to high local concentration of plastic deformation at the triple points and inefficient accommodation processes of grain boundary sliding. The results showed that total tensile deformation is a consequence of a various mechanisms occurring at different stages of tensile deformation. The superplastic tensile deformation was predominantly realized by grain boundary sliding and formation of mesoscopic shear bands. The role played by grain boundary sliding is discussed.Keywords: ultrafine-grained microstructure, aluminium alloy, equal-channel angular pressing, electron back scatter diffraction Изменения микроструктуры в сверхпластически деформированном ультрамелкозернистом сплаве Al-3Mg-0.2ScПроведены эксперименты на ультрамелкозернистом сплаве Al-3 вес.% Mg-0.2 вес.% Sc с целью выяснения измене-ний микроструктуры, происходящих при большой деформации растяжением при высокой температуре в области перехода между сверхпластичностью и ползучестью. Крупнозернистый материал был подвергнут равноканальному угловому прессованию при комнатной температуре с использованием оснастки, имеющей угол 90° между каналами. В соответствии с маршрутом обработки B c образцы между двумя последовательными переходами поворачивались на угол 90° в одном и том же направлении. Образцы были деформированы путем 2 и 8 проходов. Микроструктура была исследована с помощью сканирующего электронного микроскопа, оборудованного приставкой для дифракции обратно рассеянных электронов. Анализ микроструктуры показал, что движение дислокаций и рост зерен сдер-живаются когерентными включениями Al 3 Sc, образующимися при стабилизирующем отжиге при 623 K в течение 1 ч. Показано, что на деформационное поведение исследованного сплава Al влияет неоднородность микрострук-туры и деформационно-индуцированное укрупнение зерен. На характер разрушения влияет образование пор из-за высокой локальной концентрации пластической деформации около тройных стыков и неэффективная аккомодация процессов зернограничного проск...

The Characteristics of Creep in Metallic Materials Processed by Severe Plastic Deformation

“…The annealed microstructure is quite stable against further static coarsening in short term but the growth of grains occurs during long-term annealing. 26,31) It was observed that the annealing leads to a homogenization of the grain structure but the microstructures with low numbers of ECAP passes remain heterogeneous and contain regions with coarse and fine grains. 32) Furthermore, the annealed microstructure coarsens significantly during subsequent deformation.…”