Próby rozciągania w mikrokomorze SEM

Próby rozciągania stopów MgCa0.8, AX30 oraz ZEK100 i AZ80 w mikrokomorze SEM służyły zbadaniu mechanizmu pękania tych stopów na poziomie mikrostruktury. Badania wykonano w Leibnitz Universität Hannover. Rysunek 28 przedstawia mikrokomorę SEM wraz z zamocowaną próbką.

Rys. 28. Mikrokomora SEM wraz z zamocowaną próbką.

Kształt i wymiary próbek wykorzystanych do próby rozciągania in situ pokazano na rysunku 29.

Rys. 29. Kształt i wymiary próbki u

Próba rozciągania w mikrokomorze SEM umo

odkształcania. W trakcie próby maszyna wytrzymało przemieszczeniu narzędzi o

mikrostruktury badanego stopu. Na rysunku 30 pok z zaznaczonym miejscem, w którym wykonane były zdj przed wykonaniem eksperymentu.

a)

Rys. 30. Stop MgCa0.8: położ

początkowa mikrostruktura w monitorowanym punkcie (b).

Rysunek 31 przedstawia zdjęcia mikrostruktury stopu MgCa0.8 wykonane na ró odkształcenia próbki w trakcie próby rozci

Kształt i wymiary próbki użytej do próby rozciągania in situ.

gania w mikrokomorze SEM umożliwiła obserwację mikrostruktury w trakcie odkształcania. W trakcie próby maszyna wytrzymałościowa była zatrzymywan

każde 100µm i w tym czasie było wykonywane zdj mikrostruktury badanego stopu. Na rysunku 30 pokazano próbkę z

zaznaczonym miejscem, w którym wykonane były zdjęcia oraz zdjęcie mikrostruktury przed wykonaniem eksperymentu.

b)

położenie punktu, w którym obserwowano mikrostruktur mikrostruktura w monitorowanym punkcie (b).

ęcia mikrostruktury stopu MgCa0.8 wykonane na ró

odkształcenia próbki w trakcie próby rozciągania in situ w mikrokomorze SEM.

50 mikrostruktury w trakcie ciowa była zatrzymywana po de 100µm i w tym czasie było wykonywane zdjęcie

ę ze stopu MgCa0.8

cia oraz zdjęcie mikrostruktury

ym obserwowano mikrostrukturę(a) oraz

cia mikrostruktury stopu MgCa0.8 wykonane na różnym stadium w mikrokomorze SEM.

51

a) b)

c) d)

e) f)

g) h)

Rys. 31. Mikrostruktura stopu MgCa0.8 w trakcie próby rozciągania w mikrokomorze SEM:

a, b, c, d, e, f, g, h – mikrostruktura w monitorowanym punkcie dla przemieszczenia narzędzi 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,5mm.

Dla stopu MgCa0.8 zerwanie próbki nast Zerwana próbka jest przedstawiona na rysunku 32.

Rys. 32. Próbka ze stopu MgCa0.8 po zerwaniu w próbie

Analogicznie jak dla stopu M

Zdjęcia wykonane w trakcie próby przedstawia rysunek 33.

Dla stopu MgCa0.8 zerwanie próbki nastąpiło przy przemieszczeniu narz Zerwana próbka jest przedstawiona na rysunku 32.

opu MgCa0.8 po zerwaniu w próbie rozciągania in situ.

Analogicznie jak dla stopu MgCa0.8 wykonano próby rozciągania in situ cia wykonane w trakcie próby przedstawia rysunek 33.

a)

c)

52 y przemieszczeniu narzędzi o 1,49mm.

gania in situ.

in situ stopu AX30.

b)

53

e) f)

Rys. 33. Mikrostruktura stopu AX30 w trakcie próby rozciągania w mikrokomorze SEM:

położenie obserwowanego punktu w próbce (a); początkowa mikrostruktura w monitorowanym punkcie (b); mikrostruktura w monitorowanym punkcie dla przemieszczenia narzędzi 0,4; 0,6; 0,8; 1,2mm (c-f).

Próbka ze stopu AX30 pękła po przemieszczeniu narzędzi o 1,2mm. Rysunek 34 przedstawia próbkę po zerwaniu.

Rys. 34. Próbka ze stopu AX30 po zerwaniu w próbie rozciągania in situ.

Rys. 35. Rozciąganie stopu ZEK100 w mikrokomorze SEM: poło

w próbce (a) oraz początkowa mikrostruktura w monitorowanym punkcie (b).

a)

ganie stopu ZEK100 w mikrokomorze SEM: położenie obserwowanego punktu tkowa mikrostruktura w monitorowanym punkcie (b).

a)

c)

e)f)

54 b)

enie obserwowanego punktu tkowa mikrostruktura w monitorowanym punkcie (b).

b)

Rys. 36. Rozciąganie stopu ZEK100 w mikrokomorze SEM: mikrostruktura w monitorowanym

punkcie dla przemieszczenia narz

Rys. 37. Próbka zerwana w próbie rozci

Rys. 38. Próba rozciągania stopu AZ80 w mikrokomorze SEM: poło

punktu w próbce (a) oraz począ

g)

ganie stopu ZEK100 w mikrokomorze SEM: mikrostruktura w monitorowanym punkcie dla przemieszczenia narzędzi 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,56mm (a

na w próbie rozciągania in situ stopu ZEK100.

a)

gania stopu AZ80 w mikrokomorze SEM: położenie o początkowa mikrostruktura w monitorowanym punkcie (b).

55 h)

ganie stopu ZEK100 w mikrokomorze SEM: mikrostruktura w monitorowanym dzi 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,56mm (a-h).

b)

żenie obserwowanego

56

a) b)

c) d)

e) f)

g) h)

Rys. 39. Próba rozciągania stopu AZ80 w mikrokomorze SEM: mikrostruktura

w monitorowanym punkcie dla przemieszczenia narzędzi 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,45mm (a-h).

57 Rys. 40. Próbka po zerwaniu w próbie rozciągania in situ ze stopu AZ80.

Próbka ze stopu ZEK100 zerwała się po przemieszczeniu narzędzi o 1,56mm, a próbka ze stopu AZ80 po przemieszczeniu narzędzi 1,45mm.

Zdjęcia mikrostruktury wykonane w trakcie prób rozciągania in situ dostarczają informacji na temat mechanizmu pękania badanych stopów. Dla stopu MgCa0.8 oraz stopu AX30 zaobserwowano dominujący mechanizm pękania po granicach ziaren. Pierwsze mikropęknięcia pojawiają się na granicy ziaren, a następnie rozwijają się wzdłuż granic ziaren. Mechanizm ten został uwzględniony w opracowanym modelu numerycznym utraty spójności w skali mikro. Kolejną istotną obserwacją wynikającą z przeprowadzonych prób

in situ jest charakter zmian porowatości materiału w trakcie prób. Pierwsze mikropęknięcia

w materiale pojawiają się na długo przed zerwaniem próbki w skali makro, przy przemieszczeniu narzędzi o 0,4mm dla stopu MgCa0.8 podczas gdy próbka ulega zerwaniu przy przemieszczeniu narzędzi o 1,5mm. Można przypuścić, że występowanie mikropęknięć już przy małych odkształceniach powoduje relaksację naprężeń w ziarnach poprzez odprężenie i znacznie zmniejsza skuteczność odnawiania plastyczności przez wyżarzanie. Właśnie to może wyjaśnić, dlaczego przy porównywalnej z innymi stopami magnezu plastyczności w testach wytrzymałościowych rozpatrywane stopy MgCa0.8 i AX30 mają tak niską plastyczność technologiczną w procesach wieloprzepustowego ciągnienia z wyżarzaniem międzyoperacyjnym.

Opisane wyniki i wnioski wyciągnięte z prób rozciągania w mikrokomorze uzasadniają konieczność modelowania ciągnienia badanych stopów na poziomie mikrostruktury. Za pomocą modelowania w skali makro niemożliwe jest uwzględnienie zaobserwowanych zjawisk.

58