Einfluss der Textur auf das Rekristallisationsverhalten von polykristallinem Magnesium
Final Report Abstract
2.1. Darstellung der wesentlichen Ergebnisse Der Schwerpunkt der durchgeführten Arbeiten lag bei der Umformung einer kommerziellen Magnesiumlegierung AZ31 bei hohen Temperaturen, bei denen ein Einfluss der dynamischen Rekristallisation auf das Umformverhalten zu erwarten war. Die wesentlichen Ergebnisse der durchgeführten Untersuchungen sind den in der Anlage beigefügten Veröffentlichungen zu entnehmen. Sie stellen sich in Kürze wie folgt dar. • Bereits bei 200''C trat dynamische Rekristallisation auf. Durch die Aktivierung der< c-Hai.-Pyramidengleitung und das Einsetzen der dynamischen Rekristallisation wurden hohe Umformgrade beim Stauchversuch erzielt (cp - -2,2). • Unter dynamischer Rekristallisation wird die Gleichzeitigkeit von Verformung und Rekristallisation verstanden. Zwischen Verformung und Rekristallisation wurde eine 30°<0001> Orientierungsbeziehung beobachtet. • Dynamische Rekristallisation wurde sowohl an den Korngrenzen als auch innerhalb von Verformungszwillingen beobachtet. Der Mechanismus der dynamischen Rekristallisation in {10-12}-Verformungszwlllingen scheint kontinuierlich abzulaufen (Kleinwinkelkorngrenzen transformieren zu Großwinkelkorngrenzen). An den Korngrenzen erfolgt dagegen die dynamische Rekristallisation durch Keimbildung und Keimwachstum und nicht durch kontinuierliche Rekristallisation. • Hinsichtlich eines Textureinflusses auf das Rekristallisationsverhalten ließ sich feststellen, dass die Rekristallisation weiterhin durch die Umformbedingungen bestimmt wird und nicht durch die Textur bzw. die Verformungsmechanismen. Der rekristallisierte Anteil und die Korngröße hängen im Wesentlichen mit der Umformtemperatur, der Dehngeschwindigkeit und dem Umformgrad zusammen. Mit steigender Temperatur nimmt die Korngröße zu, wobei sie in AZ31 relativ sehr klein bleibt im Vergleich zu Reinmagnesium und Mg4Li, insbesondere bei 400°C. • Unter bestimmten Umformbedingungen und in Kombination mit einem geeigneten Umformprozess und einer speziellen Ausgangstextur war es möglich, die Texturund Mikrostrukturentwicklung so zu steuern, so dass ein Material mit feinkörnigem Gefüge (Korngröße - 16 pm) und nahezu regelloser Textur hergestellt werden konnte. • Die Zugabe von Lithium zu Magnesium (Mg4Li) führte zu einer enormen Duktilitätssteigerung bei Raumtemperatur. Das Umformverhalten (Fließkurven) und die Texturentwicklung der verschieden texturierten Mg4Li-Proben während der Channel-die Verformung waren interessantenweise nahezu identisch (Isotrope Eigenschaften). Die Gefügeentwicklung bei höheren Temperaturen (400^0) zeigte eine sehr grobe Kornstruktur, was auf signifikantes Kornwachstum zurückgeführt werden kann. Im Rahmen dieses Forschungsvorhaben wurden neue und wichtige Erkenntnisse über das Verformungsverhalten von Magnesium gewonnen. Diese Erkenntnisse bieten nützliche zukünftige Hinweise für die Legierungsentwicklung auf Mg-Basis. Die systematischen, umfangreichen Umformexperimente haben in der Summe ein sehr großes Spektrum der plastischen Verformung von Magnesium abgedeckt. Die Bedeutung der unterschiedlichen Verformungsmechanismen, ebenso wie die Bedeutung der Textur, der Umformbedingungen und der Legierungselemente auf die Umformeigenschaften konnte herausgearbeitet werden. 2.2. Ausblick auf künftige Arbeiten Aufgrund der Besonderheit der Mg-Li Legierungen können die so gewonnenen Ergebnisse in Zusammenhang mit dem Verhalten der kommerziellen Legierung AZ31 für die künftige Legierungsentwicklung von hohem Wert sein. Es wird en/vartet, dass durch die Zugabe weiterer Legierungselemente, d. h. die Entwicklung einer ternären Mg-Li Legierung das Kornwachstum bei hohen Temperaturen unterdrückt werden könnte. Dies konnte in diesem Forschungsvorhaben nicht untersucht werden und wäre als ein Schwerpunkt eines gesonderten Forschungsvorhabens sehr interessant.
Publications
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- G. Gottstein, T. Al-Samman: Texture Development in Pure Mg and Mg Alloy AZ31, Materials Science Forum, 495-497 (2005), pp. 623-632.
- Influence of starting textures on the development of texture and microstructure during large strain hot rolling of pure magnesium, International Conference on Textures and Anisotropy, 7 - 9 Juli 2004, Metz, Frankreich
- Influence of strain path on texture evolution in magnesium alloy AZ31, 7^ International Conference on Magnesium Alloys and their Applications, 6. - 9. November 2006, Dresden
- Magnesium - The Role of Crystallographic Texture, Deformation Conditions and Alloying Elements on Formability, Talal Al-Samman, Dissertation 2008.
- R.K. Nadella, I. Samajdar, G. Gottstein: Static Recrystallization and Textural Changes in Warm Rolled Pure Magnesium, in Magnesium Alloys and their Applications, K.U. Kainer (Hrsg.), Wiley-VCH Verlag (2003), pp.1052- 1058.
- Static recrystallization and textural changes in warm rolled pure magnesium, 6^ International Conference on Magnesium Alloys and their Applications, 18-20 November 2003, Wolfsburg
- T. Al-Samman, B. Ahmad, G. Gottstein: Uniaxial and Plane Strain Compression Behaviour of Magnesium Alloy AZ31: A Comparative Study, Materials Science Forum, 550 (2007), pp. 229-234.
- T. Al-Samman, G. Gottstein: Deformation Conditions and Stability of the Basal Texture in Magnesium, Materials Science Forum, 539-543 (2007), pp. 3401-3406.
- T. Al-Samman, G. Gottstein: Dynamic Recrystallization during High Temperature Deformation of Magnesium, Materials Science & Engineering A, 490 (2008), pp. 411-420.
- T. Al-Samman, G. Gottstein: Influence of Strain Path Change on the Rolling Behavior of Twin Roll Cast Magnesium Alloy, Scnpta Materialia, 59 (2008), pp. 760 - 763.
- T. Al-Samman, G. Gottstein: Room temperature formability of a magnesium AZ31 alloy: Examining the role of texture on the deformation mechanisms. Materials Science & Engineering A, 488 (2008), pp. 406 -414.
- T. Al-Samman, G. Gottsteln: Influence of Starting Textures on the Development of Texture and Microstructure during Large Strain Hot Rolling of Pure Magnesium, Solid State Phenomena, 105 (2005) pp. 201-206.
- Talal Al-Samman, Günter Gottstein: The Influence of Strain Path on Texture Evolution in Magnesium Alloy AZ31: in Magnesium Alloys and their Applications, K.U. Kainer (Hrsg.), Wiley-VCH Verlag (2007)pp. 553-559.
- Texture development in pure Mg and Mg alloy AZ31, IC0T0M14,11.-15. Juli 2005, Leuven, Belgien
- Uniaxial and plane strain compression behaviour of magnesium Alloy AZ31: A comparative study, Fundamentals of Deformation and Annealing, 5. - 7. September 2006, Manchester, UK
