Plastic forming of magnesium alloys

W artykule, który ma charakter przeglądowy, wskazano na rosnące zainteresowanie w ostatnich latach stopami magnezu do zastosowań na elementy środków transportu. Podano klasyfikację stopów magnezu do obróbki plastycznej, metody wytwarzania wyrobów drogą walcowania, wyciskania i kucia oraz wskazano trudności przy realizacji procesów kształtowania plastycznego. W badaniach stopów AZ31, AZ61, AZ80 i WE43 przedstawiono relacje pomiędzy strukturą, a parametrami odkształcania. Wskazano na występowanie dwóch mechanizmów odkształcania w zależności od temperatury: poślizgu i bliźniakowania. Podano zależności pomiędzy wielkościami charakteryzującymi plastyczność a parametrem Zenera–Hollomona. Przedstawiono wyniki prowadzonych prac w zakresie procesów obróbki plastycznej stopów magnezu - walcowania, kucia oraz wyciskania oraz przykłady wykonanych wyrobów.The article that is a review indicates a growing interest in magnesium alloys concerning applications related to the elements of means of transport over the last few years. It specifies a classification of magnesium alloys intended for plastic forming as well as rolling, extrusion and forging production methods, and, additionally, difficulties connected with plastic forming processes. In the tests of the alloys AZ31, AZ61, AZ80 and WE43 there are presented relations between a structure and deformation parameters. The study shows two deformation mechanisms, i.e. slip and twinning that appear depending on the temperature. Furthermore, the paper lists relationships between the values describing plasticity and the Zener-Hollomon parameter. It also presents results of researches performed within the scope of magnesium alloy plastic forming processes - rolling, forging and extrusion, and examples of manufactured products

DEFORMATION MODE IN AZ31 MAGNESIUM ALLOY DURING COMPRESSION TESTS

Abstract Usage of magnesium alloys constantly increase, especially in the area of automotive industry. Classification of magnesium alloys for forming, production process by rolling, extrusion and forging have been presented. Moreover, the difficulties in magnesium manufacturing have been presented as well. The relations between microstructure and deformation parameters in AZ31 magnesium alloy have been studied. Two main deformation processes: twinning and slipping have been shown. The changes in the plastic characteristics as a function of the Zener-Hollomon parameter have been presented. The research carried out enabled the understanding of the phenomena taking place during deformation and annealing of the investigated AZ31 type alloy. The results will constitute the basis for modelling the structural changes

Electrochemical Corrosion of Magnesium Alloy AZ31 with Additive Lithium

The purpose of performed tests was evaluation of resistance to electrochemical corrosion of extruded magnesium alloy AZ31 with additive of 4.5% Li. Corrosion tests were performed in 0.01-2.0 M NaCl solutions. Potentiodynamic tests enabled to register polarisation curves. With application of stereoscopic microscope Nikon SMZ745T and electron scanning microscope Hitachi S-4200, the surface of the alloy was observed after immersion tests performed in 1-6 days. Results of performed tests prove explicitly deterioration of corrosion properties of the alloy with the increase of molar concentration of NaCl solution. It can be seen that corrosion process is intensive and that intensity increases with the increase of solution concentration and extension of exposure time

Simulation of closing and welding of stock material voids during sheet and bar rolling

W artykule przedstawiono model numeryczny oraz wybrane wyniki przeprowadzonych symulacji wstępnej fazy walcowania prętów oraz blach. Zastosowano modele geometryczne wlewków ciągłych, w których wprowadzono modelowe nieciągłości materiałowe. Model i parametry symulacji odpowiadały warunkom walcowania na uruchomionej w Instytucie Metalurgii Żelaza linii LPS. Przeanalizowano rozkład stanu naprężenia w kotlinie walcowniczej, jak również zmiany kształtu modelowych nieciągłości materiałowych. Na podstawie analizy uzyskanych wyników symulacji sformułowano zalecenia dotyczące doboru warunków początkowej fazy walcowania na gorąco blach i prętów, korzystnych ze względu na zamykanie i spajanie wewnętrznych nieciągłości materiałowych we wlewkach z ciągłego odlewania.A numerical model and selected simulation results of the roughing phase of sheet and bar rolling are presented in the paper. Simulations have been performed for geometric models of continuous ingots with introduced internal material voids. The model and rolling simulation parameters have corresponded to rolling conditions in the LPS rolling line at the Institute for Ferrous Metallurgy. Stress distribution in a roll gap and changes in the voids shape were analysed. Based on the results of simulation, some recommendations have been formulated on selection of process parameters for the roughing phase of sheet and bar rolling, resulting in effective closing and welding of material voids in continuous ingots

Microstructure and Plastic Properties of Mg-Li Alloys Smelted in Vacuum Induction Furnaces after Hot Working

The paper analyses the characteristics of plasticity and microstructure of magnesium alloys with lithium meant for hot plastic working with different lithium content. The alloys were prepared in conditions of vacuum smelting. Achieved ingots were subject to hot extrusion. Tests on Gleeble simulator were conducted to assess the susceptibility of tested alloys to plastic forming in conditions of hot plastic working. For tested alloy the activation energy was marked for hot plastic deformation and plasticity characteristics in function of Zener-Hollomon parameter. After the analysis of the influence of temperature on the deformability of tested alloys it was stated that the alloy containing 8%Li (LAZ831) has better susceptibility to plastic treatment than alloy containing 4%Li (LAZ431), but higher than in case of classic magnesium alloys - AZ31

Wpływ odkształcenia w procesie ciągnienia i modyfikacji powierzchni na odporność na korozję elektrochemiczną drutów przeznaczonych dla stomatologii

The study presents the results of research into the impact of strain in cold drawing and surface modification treatment on corrosion properties of wires made of X10CrNi 18-8 steel used in maxillofacial surgery. Scanning microscopy enabled to make images of the surface of wires after drawing process as well as after surface modification treatment. Resistance to electrochemical corrosion was evaluated on the ground of registered anodic polarisation curves in artificial saliva. In order to evaluate physical and chemical properties of the surface, electrochemical impedance spectroscopy was performed. Test results show deterioration of corrosion properties of wires along with strain taking place in drawing process. It was proved that electrochemical polishing and chemical passivation caused sudden increase of resistance of wires made of stainless steel to pitting corrosion in artificial saliva.W pracy przedstawiono wyniki badań nad wpływem odkształcenia w procesie ciągnienia na zimno oraz zabiegów modyfikacji powierzchni na właściwości korozyjne drutów wykonanych ze stali X10CrNi 18-8 przeznaczonych do zabiegów chirurgii twarzowo - szczękowej. Przy pomocy mikroskopii skaningowej zobrazowano powierzchnię drutów zarówno po procesie ciągnienia, jak i po zabiegach obróbki powierzchniowej. Odporność na korozję elektrochemiczną oceniano na podstawie rejestracji krzywych polaryzacji anodowej w roztworze sztucznej śliny. W celu oceny właściwości fizykochemicznych powierzchni przeprowadzono elektrochemiczną spektroskopię impedancyjną. Wyniki badań wskazują na pogorszenie właściwości korozyjnych drutów wraz z zachodzącym w procesie ciągnienia umocnieniem odkształceniowym. Stwierdzono, że zabiegi elektrochemicznego polerowania i chemicznej pasywacji spowodowały wzrost odporności drutów wykonanych ze stali nierdzewnej na korozję wżerową w roztworze sztucznej śliny

Numerical model of plates and bars rolling in the LPS semi-industrial scale and in industrial conditions

Tematyka modelowania komputerowego procesu walcowania blach i prętów jest w chwili obecnej szeroko poruszana w literaturze polskiej i światowej. Jest to związane z ciągłym rozwojem metod numerycznych oraz ich znaczenia w przygotowaniu produkcji wyrobów walcowanych. Prowadzenie symulacji numerycznych na etapie projektowania procesu walcowania pozwala określić m.in. efekty, jakie zostaną uzyskane w materiale po procesie odkształcania, a co za tym idzie, właściwości wyrobu. W zastosowaniach przemysłowych pozwala to na obniżenie kosztów planowania produkcji i szybkie dopasowanie profilu produkcji do potrzeb zmieniającego się rynku. W Instytucie Metalurgii Żelaza w Gliwicach powstała linia walcownicza LPS, która umożliwia m.in. eksperymentalne sprawdzenie poprawności zaprojektowanego procesu walcowania blach i prętów z nowych gatunków materiałów. Aby prawidłowo przewidywać zachowanie się materiału w trakcie walcowania, uzyskane efekty strukturalne oraz parametry siłowe procesu walcowania, badania fizyczne, prowadzone na linii LPS, będą wspomagane obliczeniami numerycznymi. Model numeryczny procesu walcowania blach i prętów został przygotowany w Katedrze Technologii Materiałów Politechniki Śląskiej.The numerical modeling of plate and bar rolling process is now being widely discussed in domestic and foreign literature. This is due to the continuous development of numerical methods and their importance in preparation of rolled products manufacturing. Conducting numerical simulations at the design stage of rolling process allows to specify the effects to be obtained in the material after deformation process, and hence the properties of the product. It allows to reduce the cost of production planning and quickly adjust the production profile to the needs of a changing market. In the Institute for Ferrous Metallurgy, the line for semi-industrial rolling (LPS) has been constructed. It enables the experimental verification of the designed process of rolling plates and bars of new material grades. To correctly predict the material behavior during rolling, the structural effects and force-energy parameters of the process carried out on the LPS line will be supported by numerical simulations. The numerical model of plate and bar rolling process has been prepared in the Department of Materials Technology, Silesian University of Technology, and is presented in this paper

Elaboration of technological recommendations for rolling metal sheets in the LPS on the basis of numerical and physical simulations results

W niniejszym referacie przedstawiono zalecenia technologiczne do walcowania blach i prętów w LPS w oparciu o wyniki z symulacji numerycznych i fizycznych, badań dylatometrycznych oraz obliczeń własnych w programie "TTSteel" do symulacji obróbki cieplnej prowadzonych dla trzech wytypowanych gatunków stali. Wyniki symulacji dla walcowania z zastosowaniem zbijacza zgorzeliny wskazują na nadmierny spadek temperatury na powierzchni wsadu. Proponowany kontrolowany sposób chłodzenia dla uzyskania struktury końcowej polega na zastosowaniu różnych kombinacji odkształcenia plastycznego, szybkości chłodzenia, czasowego wytrzymania w stałej temperaturze i końcowego dochładzania po zakończeniu procesu obróbki cieplno-plastycznej. Zakłada się również możliwość wprowadzenia obróbki cieplnej w miejsce tych wariantów, w których istnieje niebezpieczeństwo nadmiernych naprężeń i odkształceń.The paper presents technological recommendations for rolling metal sheets and rods in the LPS line based on results of numerical and physical simulations, dilatometric tests and calculations using "TTSteel" program for simulation of heat treatment conducted for three selected types of steel. The results of simulation with use of the descaler show the excessive drop in temperature on the charge surface. The suggested controlled way of cooling to achieve the final structure is based on the application of various combinations of plastic deformations, cooling rates and holding up at a stable temperature followed by the final sub-cooling after the completion of thermal-mechanical working. It is also assumed that heat treatment operations may be introduced instead of the options where there is a danger of introduction of too large stresses and strains

Thermal Assessment of Modified Ultra-Light Magnesium-Lithium Alloys

The paper presents the results of the influence of commercial TiBor and AlSr10 master alloys on the refine the grains size, hardness and crystallisation process based on the thermal-derivation analysis of light cast magnesium-lithium-aluminium alloys. The effects of TiBor and AlSr10 content on the characteristic parameters of the crystallisation process of Mg-Li-Al alloys were investigated by thermal-derivative analysis (TDA). Microstructural evaluations were identified by light microscope, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and energy dispersive X-ray spectroscopy