• Strona główna AGH
  • AGH Main Page
 
Szukaj w systemie LAB
grupa / kierunek:
Nowe materiały i technologie / Inżynieria materiałowa i technologie materiałowe

Badania ewolucji substruktury i tekstury metali mono i polikrystalicznych przy zmianie temperatury i stanu obciążenia

Kierownik: prof. dr habil. inż. Andrzej Korbel
Jednostka wiodąca: Katedra Struktury Mechaniki Ciała Stałego
Wydział Metali Nieżelaznych
Główni wykonawcy:
Prof. dr habil. inż. Ludwik Błaż
prof. dr habil. inż. Włodzimierz Bochniak
prof. dr habil. inż. Henryk Dybiec
prof. dr habil. inż. Maria Richert
dr habil. inż. Krzysztof Pieła
dr inż. Feliks Stalony Dobrzański
Cele ogólne badań:
1. Badania mechanizmów deformacji plastycznej w metalach w różnych warunkach stanu, temperatury i prędkości odkształcania i ich skutków strukturalnych dla pozyskania nowych, wynikających z własnych doświadczeń informacji zgodnie z programem dydaktyczno- badawczym Katedry. Cel praktyczny: opracowania zasad sterowania strukturą i własnościami materiałów metalicznych poprzez deformacji plastyczną
2. Identyfikacja mechanizmów lokalizacji odkształcenia plastycznego w mono i polikrystalicznych metalach(o sieci A,A2 i A3)
3. Zbadanie efektów mechanicznych oraz zmian (ewolucji) substruktury i metali wywołanych lokalizacją odkształcenia
4. Badania ewolucji tekstury odkształcenia na skutek poślizgu katastrofalnego w metalach o sieci A1 i A2.
5. Ustalenie warunków wymuszonej (sterowanej) lokalizacji odkształcenia plastycznego i opracowanie podstaw projektowania technologii energo-oszczędnego kształtowania plastycznego metali (SBDMFO)
6. Opracowanie nowej, energooszczędnej technologii wyciskania metali (KOBO) zapewniającej sub-mikronowe lub nano-wymiarowe cechy struktury struktury wyrobów metalowych
Projekty w ramach których realizowany jest temat:
Umowa statutowa Nr 11.11.180.134 (AGH)
Projekt KBN-7T08 B 056 96/3145 nt.: Nowa energooszczędna technologia wyciskania metali“
Projekt KBN - 7T08A 035 12 nt. :”Wpływ cyklicznych zmian schematu odkształcenia na strukturę i własności mechaniczne materiałów metalicznych”
Projekt KBN- 0763/T08/2002/22n nt.: „Analiza strukturalna przemian fazowych w kompozytach aluminium-tlenki metali oraz w stopach poddanych wysokotemperaturowemu odkształcaniu”
Projekt PZB-KBN-102/T08/2003 nt.: „Opracowanie podstaw nowej technologii kształtowania plastycznego wyrobów z funkcjonalnych materiałów trudno-odkształcalnych”
Projekt PBZ-MNISW-3/3/2006 nt.: „Zastosowanie techniki konsolidacji plastrycznej n
Najważniejsze uzyskane wyniki:
Szeroki i wielowątkowy program badawczy umożliwił uzyskanie spójnego obrazu mechanizmów deformacji plastycznej i procesów strukturalnych prowadzących do lokalizacji odkształcenia plastycznego w metalach (w ujęciu syntetycznym przedstawiono w opracowaniu monograficznym – poz..1) . W szczególności dowiedziono, że takie formy lokalizacji odkształcenia jak pasmo Ludersa, deformacja Portevin-LeChatelier czy tworzenie „szyjki”(ograniczające równomierną deformację przy rozciąganiu) są wynikiem tego samego mechanizmu odkształcania, a mianowicie trans-strukturalnego ścięcia w bardzo wąskiej strefie polikrystalicznego metalu (mikro-pasmo ścinania). Ustalono warunki w jakich mechanizm ten jest mechanizmem samo-indukującym się i jest wówczas zjawiskiem niekorzystnym. Udowodniono, że zmiana operujących systemów poślizgu, destabilizując substrukturę metalu prowadzi do lokalizacji odkształcenia w pasmach ścinania. Dowiedziono, że pasma ścinania mogą zostać wygenerowane w żądanej orientacji przestrzennej w materiale wywołując przestrzennie zorientowane zmiany substruktury Wynik ten dał podstawę do sterowania mechanizmem lokalizacji i do praktycznego wykorzystania zjawiska lokalizacji w operacjach kształtowania plastycznego metali i stopów. Opracowano i zweryfikowano doświadczalnie, opartą na tych wynikach energooszczędną technologię wyciskania metali, która jako jedyna pozwala na kształtowanie plastyczne metali z dużymi stopniami przerobu (duże deformacje) przy niskich temperaturach i zapewnia ultra-drobnoziarnistą (a nawet nano-wymiarową) strukturę finalnego produktu. Pokazano w jaki sposób można wytworzyć strukturę typu „naturalny kompozyt” poprzez wymuszenie deformacji heterogenicznej w pasmach ścinania w termodynamicznie niestabilnej osnowie metalu.Wykazano, że tworzenie pasm ścinania prowadzi do ewolucji tekstury krystalicznej polikrystalicznego agregatu zgodnie z geometrią trans-ziarnowego ścięcia.Badania wskazały również na potrzebę weryfikacji cech sprężystych kryształów (stałe sztywności). Precyzyjne badania współczynnika Poissona przeprowadzone na monokrystalicznej miedzi i skonfrontowane z „wyliczonymi” na podstawie stałych sztywności ( które zmierzono metodą ultradzwiękową) wartościami tego współczynnika dla różnej orientacji sieci kryształu dały wynik zgodny jedynie dla pewnych orientacji. Oznacza to, że posłużenie się metodą analityczna (transformacja stałych sztywności) dla wyznaczania cech sprężystych kryształu w dowolnej orientacji może dawać wynik fałszywy a tym samym uniemożliwiać przewidzenie reakcji kryształu na obciążenie. Uzyskane wyniki badań, w szczególności monokrystalicznego cynku jednoznacznie sugerują, że niektóre formy lokalizacji (pasma ugięcia, bliźniakowanie) są efektem niestateczności sprężystej sieci kryształu. Analiza zmian sieci pod wpływem obciążania anizotropowych sprężyście kryształów doprowadziła do zaproponowania nowego kryterium poślizgu, bazującego na koncepcji krytycznej dystorsji (model Frenkla), które wyjaśnia tzw. non-Schmid effect. Kryterium to dopuszcza ewolucję systemów poślizgu (aktywowanie trudnych systemów poślizgu) ze wzrostem deformacji sprężystej (umocnienia) kryształów
Patenty, know how, wdrożenia:
1. A.Korbel, W.Bochniak; Nr 174482 - "Sposób walcowania płaskich wyrobów zwłaszcza blach, taśm i folii" (pat. udzielono 31.08.1998 WUP 08/98).
2. A.Korbel, W.Bochniak; Nr 174474 - "Sposób wyciskania wyrobów zwłaszcza metalowych" (pat. udzielono 31.08.1998 WUP 08/98).
3. A.Korbel, W.Bochniak; U.S.Patent No 5,737,959 - "Method of plastic forming of materials" (pat. udzielono 14.04.1998).
4. A.Korbel, W.Bochniak; Nr 175648 - "Sposób przeróbki plastycznej materiałów, zwłaszcza metali i stopów" (pat. udzielono 29.01.1999 WUP 01/99).
5. P.Snarski, R.Kiełpiński, K.Pliczko, A.Korbel, W.Bochniak; Nr 99.110420.X - "Zestaw narzędziowy dla pras do wyciskania metali" (pat. Chiński z dnia 9.07.1999).
6. P.Snarski, R.Kiełpiński, K.Pliczko, A.Korbel, W.Bochniak; Nr 195999/1999 - "Zestaw narzędziowy dla pras do wyciskania metali" (pat. Japoński z dnia 9.07.1999).
7. R.Szyndler, W.Bochniak, A.Korbel; Nr 178830 - "Urządzenie do odkształcenia plastycznego materiałów zwłaszcza metalicznych podczas kucia lub prasowania" (pat. udzielono 30.06.2000 WUP 06/00).
8. A.Korbel, W.Bochniak; Nr 178827 - "Sposób zwiększenia gęstości wyrobów z materiałów proszkowych" (pat. udzielono 30.06.2000 WUP 06/00).
9. A.Korbel, W.Bochniak; Nr 178829 - "Sposób tłoczenia materiałów" (pat. udzielono 30.06.2000 WUP 06/00).
10. A.Korbel, W.Bochniak; Nr 179347 - "Sposób ciągnienia materiałów, zwłaszcza metalicznych" (pat. udzielono 31.08.2000 WUP 08/00. ).
11. A.Korbel, W.Bochniak; European Patent No 0711210 - "Method of plastic forming of materials" (pat. europejski udzielono 23.08.2000).
- Patent krajowy austriacki „Verfhren zur plastischen Verformung von Materialien” przyznano 12.02.2001 pod nr ATE 195 674 T1,
- Patent krajowy niemiecki „Verfhren zur plastischen Verformung von Materialien” przyznano 19.04.2001 pod nr DE 695 18 484 T2,
- Patent krajowy włoski „Procedimento per la formazione plastica di materiali” przyznano 23.08.2000 pod nr pat. europejskiego 0711210,
- Patent krajowy francuski „Methode de formation plastique de materiaux solides” przyznano 23.08.2000 pod nr 0711210,
- Patent krajowy angielski „” przyznano 23.08.2000 pod nr 0711210.12. A.Korbel, W.Bochniak; Nr 187519 – „Sposób i urządzenie do kucia lub prasowania zwłaszcza kół zębatych" (pat. udzielono 30.07.2004 WUP 07/04).
13. P.Snarski, R.Kiełpiński, K.Pliczko, A.Korbel, W.Bochniak; Nr 186620 - "Zestaw narzędziowy dla pras do wyciskania metali" (pat. udzielono 27.02.2004 WUP 02/04).
14. A.Korbel, W.Bochniak; (nie wniesiono opłaty) "Sposób walcowania rur poprzecznie żebrowanych i urządzenie do walcowania rur poprzecznie żebrowanych" (pat. udzielono decyzją UP RP z dnia 30.01.2004).
15. A.Korbel, W.Bochniak, R.Kiełpiński, P.Snarski; (nie wniesiono opłaty) "Sposób wyciskania wyrobów zwłaszcza metalowych" (Pat. dodatkowy udzielono decyzją UP RP z dnia 17.12.2004).
16. A.Korbel, W.Bochniak; (nie wniesiono opłaty) "Sposób walcowania płaskich wyrobów, zwłaszcza metalowych" (pat. udzielono decyzją UP RP z dnia 18.04.2005).
17. A.Korbel, W.Bochniak; zgł. Pat. nr P- 345643 z dnia 2.02.2001- „Sposób przeróbki plastycznej materiałów, zwłaszcza trudnoodkształcalnych metali i ich stopów w procesach wyciskania, kucia, walcowania i ciągnienia” (nie wniesiono opłaty; pat. udzielono decyzją UP RP z dnia 28.05.2007 )
18. A.Korbel, W.Bochniak, R.Szyndler, P.Snarski, H.Orzechowski; zgł. pat. "Sposób kucia lub prasowania wyrobów metalowych" (zgłoszono w HpH-S.A. w 2001).
19. A.Korbel, W.Bochniak, H.Dybiec, F.Stalony-Dobrzański; zgł. pat. nr P- 357610 „Sposób wykonywania pachwinowej spoiny lutowniczej, zwłaszcza wewnątrz liniowych profili zamkniętych – kształtowanych z blach platerowanych lutem” (zgłoszono 09.12.2002).
20. F.Grosman, J.Pawlicki, A.Korbel, W.Bochniak, R.Kiełpiński, L.Tomecki; zgł. pat. nr P- 361148 - „Sposób walcowania, zwłaszcza metali oraz klatka walcownicza do walcowania, zwłaszcza metali” (zgłoszono 8.07.2003).
21. A.Korbel, W.Bochniak, R.Szyndler, R.Hanarz; zgł. pat. nr P- 368169 „Sposób swobodnego i matrycowego kucia materiałów metalicznych” (zgłoszono 24.05.2004).
22. P.Snarski, J.Krótki, K.Pliczko, A. Korbel, W.Bochniak; zgł. Pat. „Prasa do wyciskania metali wyposażona w zespół narzędziowy oraz zespół narzędziowy dla prasy do wyciskania metali” (zgłoszono 2004).
23. A.Korbel, W.Bochniak; zgł. Pat. Nr P-382 223 "Sposób przeróbki plastycznej wyrobów metalicznych, zwłaszcza o znacznej długości" (zgłoszono 18.04.2007).
24. A.Korbel, W.Bochniak; zgł. Pat. Nr P-382 222 "Sposób przeróbki plastycznej płaskich wyrobów metalicznych" (zgłoszono 18.04.2007).
25. A.Korbel, W.Bochniak; zgł. Pat. Nr P-383 807 "Sposób plastycznej konsolidacji materiałów" (zgłoszono 19.11.2007).
26. A.Korbel, W.Bochniak; zgł. Pat. Nr P-383 889 "Sposób ciągłego wyciskania materiałów metalicznych" (zgłoszono 27.11.2007).
Najważniejsze publikacje:
1. A.Korbel, „Structural and Mechanical Aspects of Homogeneous and Non-Homogeneous Deformation in Solids, in “Localization and Fracture Phenomena in Inelastic Solids: ed. P.Perzyna, Intern Centre Mechanical Sciences Courses & Lectures , vol.286, Springer , Wien 1998.
2. A.Korbel, W.Bochniak, „Refirement and control of metal structure elements by plastic deformation“, Scripta Materialia, 51, 679-682 (2001) “invited paper” w serii “View point”.
3. A.Korbel, F.Ciura „The mechanical instability of the metal structure and formation of pseudo-periodic substructure in thermodynamically stable and unstable phases“, Journ. Mat. Proceswsing Technology, 64,231- 328 (1997) 4. K.Pieła, A.Korbel, „The effect of shear banding on spatial arrangement of the second phase particles in aluminium alloy”, Material Science Forum, 217-222, 1037-1042 (1966)
5. H.Dybiec,A.Korbel, ”The composite like structure formation of lead brass by heterogenization of Deformation at a high temperature, Material Science & Engineering, A234-236, 610-613 (1997)
6. A.Korbel, W.Bochniak, “The structure based design of metal forming operations”,Materials Processing Technology, 53,229-237 (1995)
7. W.Bochniak, “Instability of Dislocation Substructure and its Effect on the Mechanical Properties of Deformed Metal”, Zeitschrift fur Metallkunde, 90, 153 (1999)
8.W.Bochniak, A.Korbel, “ KOBO Type Forming: forging of metals under complex conditions of the process”, Journal of Materials Processing, 134, 120-134 (2003)
9. K.Pieła, “Mechanizmy odkształcenia kryształów cynku w temperaturach podwyższonych”, Rozprawy Monografie 133, AGH Uczelniane Wydawnictwo Naukowo-Dydaktyczne, Kraków 2004
10. L.Błaż, K.Pieła, Effect of heterogeneous deformation on precipitate distribution in Al-3.7Cu and Al-3.8-Cu- 1.8Mg Alloys,Materials Science Technology, 23,400-406 (2007).
Dodatkowe informacje:
A.Korbel, W.Bochniak – Ekspozycja rozwiązania technologicznego – „Single Cycle High Efficient Metal Forming Technology” na Międzynarodowych Targach Technologicznych:
1. SWISTECH’94,- Bazylea , Szwajcaria 1994 (nagrodzone srebrnym medalem)
2. Techno-Messe Ossaka, Japonia (1997)
3. INPEX XII- THE INVENTION – Pittsburgh, USA (1997) – wyróżnienie grupowe ekspozycji polskiej złotym medalem
4.Honorowe wyróżnienie w konkursie „Design Compertition” zorganizowanym przez Extrusion Technology Foundation (USA) w 2005 r.
5. Nagroda Prezesa Rady Ministrów- 2001
Laboratoria w których realizowany jest temat:
Dane osoby kontaktowej:
Prof. dr habil. inż. Andrzej Korbel, ankorbel@agh.edu.pl

data aktualizacji: 2008-06-06

All rights reserved (c) 2013 Akademia Górniczo-Hutnicza