Structural studies and convergence scenario for a shell made of Mg–Zn–Zr magnesium alloy

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The paper considers the deformation behavior of a cylindrical shell made of industrial wrought magnesium alloy MA-14 (Mg 93 wt %–Zn 5–6 wt %–Zr 0.3–0.9 wt %) loaded by a method of sliding detonation of a laid-on explosive uniformly placed on the outer surface of the shell. The convergence scenario of the magnesium alloy shell is analyzed on the basis of the X-ray data. The methods of optical and scanning electron microscopy are used to investigate the evolution of the structure at high-rate deformation. The hardness is measured along a radius and over the length of the shell.

About the authors

I. G. Shirinkina

Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: shirinkina@imp.uran.ru
Russian Federation, Ekaterinburg, 620108

I. G. Brodova

Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: shirinkina@imp.uran.ru
Russian Federation, Ekaterinburg, 620108

V. V. Astafjev

Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: shirinkina@imp.uran.ru
Russian Federation, Ekaterinburg, 620108

S. M. Dolgih

Russian Federal Nuclear Center–Zababakhin All-Russian Research Institute of Technical Physics

Email: shirinkina@imp.uran.ru
Russian Federation, Snezhinsk, Chelyabinsk oblast, 456770

K. V. Gaan

Russian Federal Nuclear Center–Zababakhin All-Russian Research Institute of Technical Physics

Email: shirinkina@imp.uran.ru
Russian Federation, Snezhinsk, Chelyabinsk oblast, 456770

V. V. Novoselov

Russian Federal Nuclear Center–Zababakhin All-Russian Research Institute of Technical Physics

Email: shirinkina@imp.uran.ru
Russian Federation, Snezhinsk, Chelyabinsk oblast, 456770

References

  1. Волкова Е.Ф. Современные деформируемые сплавы и композиционные материалы на основе магния // Металловедение и термич. обработка металлов. 2006. № 11. С. 5–9.
  2. Ahmad I.R., Shu D.W. Compressive and constitutive analysis of AZ31B magnesium alloy over a wide range of strain rates // Mater. Sci. Eng. A. 2014. V. 592. P. 40–49.
  3. Langdon T.G. Twenty-five years of ultrafine-grained materials: Achieving exceptional propertiesthough grain refintment // Acta Mater. 2013. V. 61. P. 7035–7059.
  4. Biswas S., Dhinwal S.S., Suwas S. Room-temperature equal channel angular extrusion of pure magnesium // Acta Mater. 2010. V. 58. P. 3247–3261.
  5. Шкатуляк Н.М., Усов В.В., Волчок Н.А., Брюханов А.А., Санькова С.В., Родман М., Шапер М., Клёзе Х. Влияние знакопеременного изгиба на текстуру, структуру и механические свойства листа сплава магния с цинком и цирконием // ФММ. 2014. Т. 115. № 6. С. 648–655.
  6. Efe M., Moscoso W., Trumble K.P., Compton W.D., Chandrasekar S. Mechanics of large strain extrusion machining and application to deformation processing of magnesium alloys // Acta Mater. 2012. V. 60. P. 2031–2042.
  7. Нугманов Д.Р., Ситдиков О.Ш., Маркушев М.В. Структура магниевого сплава МА14 после всесторонней изотермической ковки и последующей изотермической прокатки // ФММ. 2015. Т. 116. № 10. С. 1047–1055.
  8. Miura H., Yang X., Sakai T. Evolution of ultra-fine grains in AZ31 and AZ61 Mg alloys during multidirectional forging and their properties // Mat. Trans. 2008. V. 49. № 5. P. 1015–1020.
  9. Choi I.C., Lee D.H., Ahn B., Durst K., Kawasaki M., Langdon T.G., Jang J. Enhancement of strain rate sensitivity and shear yield strength of a magnesium alloy processed by high pressure torsion // Scripta Mater. 2015. V. 94. P. 44–47.
  10. Власова А.М., Пилюгин В.П., Антонова О.В. Эволюция микроструктуры поликристаллического магния при мегапластической деформации в наковальнях Бриджмена // Изв. Вузов. Физика. 2016. Т. 59. № 3. С. 82–91.
  11. Волков А.Ю., Антонова О.В., Каменецкий Б.И., Клюкин И.В., Комкова Д.А., Антонов Б.Д. Получение структура, текстура и механические свойства сильно деформированных образцов магния // ФММ. 2016. Т. 117. № 5. С. 538–548.
  12. Antonova O.V., Volkov A.Yu., Komkova D.A., Antonov B.D. Microstructure and texture of pure magnesium after room-temperature lateral extrusion // Mat. Sci. and Eng. A. 2017. V. 706. P. 319–329.
  13. Antonova O.V., Volkov A.Yu., Kamenetskii B.I., Komkova D.A. Microstructure and mechanical properties of thin magnesium plates and foils obtained by lateral extrusion and rolling at room temperature // Mat. Sci. and Eng. A. 2016. V. 651. P. 8–17.
  14. Комкова Д.А., Антонова О.В., Волков А.Ю. К вопросу повышения пластичности магния методами холодной мегапластической деформации // ФММ. 2018. Т. 119. № 11. С. 1179–1185.
  15. Komkova D.A., Antonova O.V., Petrova V.N., Volkov A.Yu. Low-temperature severe plastic deformation of pure magnesium // Letters on Mater. 2019. V. 9. № 4. P. 451–455.
  16. Miura H., Yu G., Yang X. Multi-directional forging of AZ61Mg alloy under decreasing temperature conditions and improvement of its mechanical properties // Mat. Sci. Eng. A. 2011. V. 528. P. 6981–6992.
  17. Muransky O., Barnett M.R., Carr D.G. Investigation of deformation twinning in a fine-grained and coarse-grained ZM20 Mg alloy: Combined in situ neutron diffraction and acoustic emission // Acta Mater. 2010. V. 58. P. 1503–1517.
  18. Волкова Е.Ф., Антипов В.В., Морозова Г.И. Особенности формирования структуры и фазового состава деформированных полуфабрикатов из серийного сплава МА-14 // Авиационные материалы и технологии. 2011. № 3. С. 8–15.
  19. Swiostek J., Goken J., Letzig D., Kainer K.U. Hydrostatic extrusion of commercial magnesium alloys at 100°C and its influence on grain refinement and mechanical properties // Mater. Sci. Eng. A. 2006. V. 424. P. 223–229.
  20. Tork N.B., Pardis N., Ebrahimi R. Investigation on the feasibility of room temperature plastic deformation of pure magnesium by simple shear extrusion process // Mater. Sci. Eng. A. 2013. V. 560. P. 34–39.
  21. Морозова Г.И. Фазовый состав и коррозионная стойкость магниевых сплавов // Металловедение и термич. обработка металлов. 2008. № 3. С. 8–12.
  22. Kitahara H., Maruno F., Tsushida M., Ando S. Deformation behavior of Mg single crystals during a single ECAP pass at room temperature // Mater. Sci. Eng. A. 2014. V. 590. P. 274–280.
  23. Зельдович В.И., Фролова Н.Ю., Хейфец А.Э., Долгих С.М., Гаан К.В., Шорохов Е.В. Деформационно-температурные процессы, происходящие при схлопывании толстой цилиндрической оболочки из стали 20 // ФММ. 2015. Т. 116. № 3. С. 300–308.
  24. Зельдович В.И., Хейфец А.Э., Фролова Н.Ю., Хомская И.В., Смирнов Е.Б., Дегтярев А.А., Шорохов Е.В. Металлографическое исследование структурных изменений в меди, происходящих при схождении цилиндрических оболочек // ФММ. 2019. Т. 120. № 4. С. 381–388.
  25. Коваль А.В., Ширинкина И.Г., Петрова А.Н., Бродова И.Г., Смирнов Е.Б., Шорохов Е.В. Cтруктурные превращения в алюминиевых цилиндрических оболочках при динамическом нагружении // Физика горения и взрыва. 2019. V. 55. P. 82–91.
  26. Бродова И.Г., Смирнов Е.Б., Ширинкина И.Г., Астафьев В.В., Яблонских Т.И., Коваль А.В., Дегтярев А.А., Шорохов Е.В. Изменение структуры и свойств цилиндрических оболочек из сплава АМг6 при нагружении скользящими детонационными волнами // Деформация и разрушение материалов. 2018. № 1. С. 17–22.
  27. Бродова И.Г., Ширинкина И.Г., Астафьев В.В., Балушкин С.В., Куликов Г.В., Симонов А.Ю. Структурные исследования и реология схождения толстостенных оболочек из Al–Mg сплава // ФММ. 2023. V. 124. № 12. С. 1211–1219.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download