Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

VUT FSI v Brně - 25. a 26. září 2007 Vývoj mikrostruktury a vlastností slitin Al-Mn-Fe-Si při žíhání s pomalým a rychlým ohřevem Margarita Slámová *, Andrea.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "VUT FSI v Brně - 25. a 26. září 2007 Vývoj mikrostruktury a vlastností slitin Al-Mn-Fe-Si při žíhání s pomalým a rychlým ohřevem Margarita Slámová *, Andrea."— Transkript prezentace:

1 VUT FSI v Brně a 26. září 2007 Vývoj mikrostruktury a vlastností slitin Al-Mn-Fe-Si při žíhání s pomalým a rychlým ohřevem Margarita Slámová *, Andrea Kubošová *, Jaromír Uhlíř * Michal Hájek **, Miroslav Cieslar ** * VÚK Panenské Břežany, s.r.o. ** Univerzita Karlova v Praze, MFF-KFM 1M Ekocentrum aplikovaného výzkumu neželezných kovů

2 VUT FSI v Brně a 26. září Etapa A2b: Fólie pro tepelné výměníky Cíle etapy  Studovat plynule odlité (twin-roll-cast ) slitiny AlMn1 a AlFe1,5Mn.  Pochopit zákonitosti strukturních transformačních procesů PrecipitacePrecipitace Zotavování deformované strukturyZotavování deformované struktury Jejich vzájemnou interakci v různých teplotních intervalechJejich vzájemnou interakci v různých teplotních intervalech s ohledem na podmínky zpracování při výrobě fólií tloušťky  m  Operace VálcováníVálcování HomogenizaceHomogenizace Mezioperační žíháníMezioperační žíhání  Průmyslové aplikace fólií – lamely ve výměnících tepla TRC

3 VUT FSI v Brně a 26. září Dvě technologie výroby fólií TRC 600 mm ingot 0,1 mm studené válcování homogenizace / mezižíhání pás 5 – 9 mm řezání & homogenizace reversní teplé válcování tandemové teplé válcování mm 0,1 mm studené válcování mezioperační žíhání DCC  DCC (Direct-chill casting) TRC - různá rychlost krystalizace a zpracování  Výchozí materiály - výrazně odlišný stupeň přesycení Al rozpuštěnými atomy příměsových prvků  Odlišná odezva na žíhání

4 4 Složky struktury ve stavu po odlití a válcování  Al matrice – přesycený tuhý roztok příměsových prvků  Eutektické kolonie primárních fází  Tvářená zrna + dendritické buňky

5 5  Fáze PrecipitátyPrecipitáty Transformované primární fázeTransformované primární fáze Bezprecipitační zónyBezprecipitační zóny Tuhý roztokTuhý roztok  Al matrice (zrna) v různých stádiích odpevnění ZotaveníZotavení Částečná rekrystalizaceČástečná rekrystalizace Plná rekrystalizacePlná rekrystalizace Složky struktury po žíhání } druhá fáze

6 VUT FSI v Brně a 26. září Vlastnosti fólií a složky struktury  Vlastnosti fólií důležité z hlediska průmyslových aplikací Tvárnost (smluvní mez kluzu a textura) v tvářeném stavuTvárnost (smluvní mez kluzu a textura) v tvářeném stavu Pevnost po pájení (600°C)Pevnost po pájení (600°C) Teplená vodivost (elektrická vodivost)Teplená vodivost (elektrická vodivost) Korozní odolnostKorozní odolnost  Charakteristiky struktury důležité z hlediska vlastností Velikost a hustota částicVelikost a hustota částic Koncentrace příměsových atomů rozpuštěných v matriciKoncentrace příměsových atomů rozpuštěných v matrici  Zbytkové z litého stavu nebo znovu rozpuštěné Stupeň odpevnění matriceStupeň odpevnění matrice  Zotavená  Rekrystalizovaná Rekrystalizovaný podílRekrystalizovaný podíl Velikost zrnVelikost zrn Tvar zrnTvar zrn TexturaTextura

7 VUT FSI v Brně a 26. září Parametry ovlivňující transformace struktury při průmyslových žíháních  Složení (obsah legur) Al-Mn-Fe-Si slitiny MnMn SiSi FeFe  Velikost deformace vložené válcováním   Podmínky žíhání Teplotní interval T  T i,T j Teplotní interval T  T i,T j  Rychlost ohřevu dT/dt:Rychlost ohřevu dT/dt:  velká (průběžná pec)  malá (komorová pec, velké svitky) Délka výdrže na teplotě t  minuty,hodiny Délka výdrže na teplotě t  minuty,hodiny   Rozmezí obsahů prvků Mn  0,2; 1,5  Si   0,05; 0,5  Fe   0,2; 1,5   Homogenizace  = 0,5 (redukce cca 40 %) T  550°C,610°C  dT/dt  0,1°C/min;1,5°C/min  t  8 hod,18hod   Mezioperační žíhání   2, 4  (redukce %) T  300°C, 450°C  dT/dt  0,1°C/min, 1,5°C/min  t  4 hod, 10 hod 

8 8 Laboratorní metody studia transformací při žíhání  Pomalý ohřev s lineárním růstem teploty dT/dt ~ 0,5 – 2 °C/min In-situ rezistometrická meřeníIn-situ rezistometrická meření  Rezistometrické křivky R = f (T)  Křivky normované derivace rezistivity (1/R)(dR/dT) = f (T) Strukturní rozbory vzorků rychle ochlazených z význačných bodů křivek derivace odporu ( výrazné změny složení tuhého roztoku)Strukturní rozbory vzorků rychle ochlazených z význačných bodů křivek derivace odporu ( výrazné změny složení tuhého roztoku)  Světelná mikroskopie (SM) – primární fáze, zrna, precipitáty (hrubé)  Skenovací elektronová mikroskopie (SEM) – fáze, precipitáty, odpevnění, textura  Transmisní elektronová mikroskopie (TEM) – substruktura, fáze, precipitáty Měření vlastnostíMěření vlastností  Tvrdost  Mechanické vlastnosti  Elektrická konduktivita  Rychlý ohřev ( dT/dt > 100°C/min ) + krátké ( max 30 min. ) izotermické žíhání při různých T Strukturní rozbory a měření vlastnostíStrukturní rozbory a měření vlastností  Jiné režimy žíhání ( prezentace, které následují ) izochronní (stupňovité) žíhání a měření zbytkové rezistivity  ( Homola )izochronní (stupňovité) žíhání a měření zbytkové rezistivity  ( Homola ) Průmyslový režim - dlouhý náběh, výdrž a ochlazení ( Uhlíř )Průmyslový režim - dlouhý náběh, výdrž a ochlazení ( Uhlíř )

9 VUT FSI v Brně a 26. září Sledované slitiny a parametry, použité metody  TRC materiály odlité v AL INVEST Břidličná, a.s.  Složení studovaných slitin [hm.%]  Deformace  předcházející žíhání  Způsob žíhání a teplotní intervaly  Parametry Složení – Mn, Fe a SiSložení – Mn, Fe a Si Deformace Deformace  Teplota TTeplota T Rychlost ohřevu dT/dtRychlost ohřevu dT/dt  Metody Rezistometrická měření při lineárním ohřevu 1K/minRezistometrická měření při lineárním ohřevu 1K/min Světelná mikroskopieSvětelná mikroskopie SEMSEM TEMTEM HV0,5HV0,5

10 10 Vývoj rezistivity s teplotou při lineárním ohřevu Předchozí deformace  Předchozí deformace  Při větší deformaci  odklon od směrnice růstu R s teplotou posun k nizším teplotám Při větší deformaci  širší interval pozvolného růstu odporu

11 11   Derivované křivky vývoje odporu při lineárním ohřevu  Malá předchozí deformace – 1 hlavní minimum kolem 400°C  Velká předchozí deformace – několik výrazných minim, které se navzájem překrývají  Počet a hloubky minim závisí na složení slitina 1 s nízkým obsahem Si a Mn – 1 málo/více (0,5/3,9) výrazné minimumslitina 1 s nízkým obsahem Si a Mn – 1 málo/více (0,5/3,9) výrazné minimum slitina 2 s nízkým Si a vysokým Mn - potlačené minimum při 400°Cslitina 2 s nízkým Si a vysokým Mn - potlačené minimum při 400°C Slitiny 3 a výrazná minima rozdíl v hloubce – liší se obsahem Mn a SiSlitiny 3 a výrazná minima rozdíl v hloubce – liší se obsahem Mn a Si

12 12 Průběh precipitace a změny rezistivity Slitina 4, předchozí deformace 

13 13 Průběh precipitace a změny rezistivity Slitina 4, předchozí deformace  = 3,9

14 14 Vliv předchozí deformace na precipitaci Deformace e = 3,9 Deformace  290°C 360°C 480°C Slitina 4

15 15 Interpretace výsledků rezistometrických měření  První minimum Transformace primárních fázíTransformace primárních fází Začátek precipitace na hranicích subzrn a dendritických buněk v jejich okolíZačátek precipitace na hranicích subzrn a dendritických buněk v jejich okolí  Třetí minimum Precipitace v celém objemu, i uvnitř subzrn a buněkPrecipitace v celém objemu, i uvnitř subzrn a buněk Převážně díky ochuzování t.r. o Si - fáze  -AlMnFeSiPřevážně díky ochuzování t.r. o Si - fáze  -AlMnFeSi Ve slitinách s nízkým Si – precipitace fáze Al 6 (Mn,Fe)Ve slitinách s nízkým Si – precipitace fáze Al 6 (Mn,Fe)  Druhé minimum Intenzivní precipitace na hranicích – fáze Al 6 (Mn,Fe) a  -AlMnFeSiIntenzivní precipitace na hranicích – fáze Al 6 (Mn,Fe) a  -AlMnFeSi pokračující obohacování primárních fází o Mn a Si, transformace ve fázi  -AlMnFeSipokračující obohacování primárních fází o Mn a Si, transformace ve fázi  -AlMnFeSi

16 16 Vliv složení na strukturu po ohřevu do různých teplot Slitina 2 Slitina 4 290°C610°C 290°C 480°C 610°C Předchozí deformace 

17 17 Vliv složení na strukturu po ohřevu do různých teplot Slitina 2 Slitina 4 290°C 480°C 610°C 480°C 290°C Předchozí deformace 

18 18 Vliv deformace na strukturu po ohřevu do různých teplot Slitina 1 (AW-8006), předchozí deformace  Slitina 1, předchozí deformace e = 3,9 290°C 610°C 480°C 610°C 480°C 290°C

19 19 Vývoj tvrdosti – interakce mezi precipitací a RX* * Rekrystalizací * Rekrystalizací  

20 20 Vliv rychlosti ohřevu na vývoj tvrdosti 450°C/30’ lin. ohr. 480°C 450°C/30’ Slitina 2,  Slitina 4,  Slitina 4 – nerekrystalizované zbytky

21 21 Vliv  na tvrdost po žíhání za různých teplot po rychlém ohřevu

22 22 Vliv  na tvrdost po žíhání za různých teplot – RX odezva Plně RX struktura po žíhání při 450°C/30' Slitina 2 - nízký obsah Si a Mn  = 2,1  = 2,9  = 3,9

23 VUT FSI v Brně a 26. září Vliv  na tvrdost po žíhání za různých teplot – RX odezva  = 2,1  = 2,9  = 3,9  = 2,9 a 3,9 plně RX struktura  = 2,1 - částečně RX struktura – HV třeba měřit na řezu Slitina 2a – vyšší obsah Si a Mn než slitina 2

24 VUT FSI v Brně a 26. září Vliv  na tvrdost po žíhání za různých teplot - RX odezva Slitina 4 – vysoký obsah Si a Mn  = 3,9  = 2,9  = 2,1  = 2,1 a 2,9 částečně RX struktura  = 3,9 plně RX struktura

25 VUT FSI v Brně a 26. září Shrnutí  Kinetiku fázových transformací při žíhání a jejich teplotní intervaly ovlivňují: Koncentrace Mn a Si v hliníkové matriciKoncentrace Mn a Si v hliníkové matrici  Koncentrace závisí nejen na složení slitiny, ale i na poměru prvků – Fe/Mn (ovlivňuje množství primárních fází, které naváží část příměsových atomů) Deformace předcházející žíhání Deformace předcházející žíhání  Dislokace a jiné poruchy mřížky usnadňují difúzi rozpuštěných atomů TeplotaTeplota  Vliv na rozpustnost prvků  Vliv na rychlost difúze Rychlost ohřevu – zatím nebyla studována pro různé teploty Rychlost ohřevu – zatím nebyla studována pro různé teploty

26 VUT FSI v Brně a 26. září Shrnutí  Kinetiku rekrystalizace a její teplotní intervaly ovlivňují: Koncentrace Mn a Si v hliníkové matriciKoncentrace Mn a Si v hliníkové matrici  Nepřímo – ovlivňuje koncentraci tuhého roztoku a dispersi druhé fáze, které mohou brzdit jak nukleaci, tak i růst zrn Deformace předcházející žíhání Deformace předcházející žíhání  Přímo - vliv na uloženou deformační energii (   hustota dislokací)  Nepřímo - vliv na precipitaci a brzdící efekt rozpuštěných atomů a precipitátů Teplota a Rychlost ohřevuTeplota a Rychlost ohřevu  Vliv na intenzitu zotavení – snížení hybné síly pro RX  Vliv na precipitaci a její interakci s RX  Faktorů, které ovlivňují finální strukturu a vlastnosti AlMnFe pásů při výrobě fólií, je hodně a působí kombinovaně  nutné studovat vždy daný faktor odděleně od ostatních !!!

27 VUT FSI v Brně a 26. září Závěry  Laboratorní zkoušky žíhání zkracují a dělají efektivnější proces hledání optimálních parametrů průmyslových technologií  Nutno najít vhodnou kombinaci metod měření a strukturních rozborů Spojení rezistometrických měření s rozbory struktury pomocí transmisní a skenovací elektronové mikroskopie je příkladem takové kombinaceSpojení rezistometrických měření s rozbory struktury pomocí transmisní a skenovací elektronové mikroskopie je příkladem takové kombinace  Výsledky laboratorních experimentů je vždy třeba ověřit v průmyslových podmínkách

28 VUT FSI v Brně a 26. září Děkuji za pozornost !

29 VUT FSI v Brně a 26. září Vliv obsahu Mn a Si v t. r. na začátek fázových transformací S04_360 Z04_360


Stáhnout ppt "VUT FSI v Brně - 25. a 26. září 2007 Vývoj mikrostruktury a vlastností slitin Al-Mn-Fe-Si při žíhání s pomalým a rychlým ohřevem Margarita Slámová *, Andrea."

Podobné prezentace


Reklamy Google