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Gradation extrusion-Severe plastic deformation with defined gradient

Gradierungspressen-Hochverformung mit definiertem Gradienten
 
: Neugebauer, Reimund; Sterzing, Andreas; Zachäus, Rene; Bergmann, Markus

:

Materialwissenschaft und Werkstofftechnik 43 (2012), No.7, pp.582-588
ISSN: 0933-5137
English
Journal Article
Fraunhofer IWU ()
gradation extrusion; ultrafine-grained material; severe plastic deformation; material gradation; aluminium Gradierungspressen; ultrafeinkörniger Werkstoff; Hochverformung; Werkstoffgradierung; Aluminium

Abstract
Die Verfahren der Severe Plastic Deformation (SPD) unterziehen in der Regel das gesamte Werkstückvolumen einer hochgradig plastischen Verformung. Die erzeugte Kornfeinung soll hierbei homogen über das Werkstück verteilt sein. Die resultierenden physikalischen und mechanischen Eigenschaften verteilen sich in annähernd homogener Ausprägung über das Werkstück. Das Ziel der hier vorgestellten Forschungsarbeiten besteht in der Erzeugung eines definiert inhomogenen Gefüges mit vorteilhaften Eigenschaftsverteilungen entsprechend der lokalen Anforderungen an das Bauteil. Das neue Umformverfahren Gradierungspressen wurde entwickelt, um zylindrische Bauteile mit einem definierten Gradienten der Korngröße herzustellen, das neue lokale Kombinationen von physikalischen und mechanischen Eigenschaften erlaubt. Mit dem Verfahren wird es möglich, ein ultrafeinkörniges Gefüge im Oberflächenbereich bis zu mehreren mm Tiefe zu erzeugen, dass sich u.a. durch höhere Festigkeitswerte auszeichnet während der innere Bauteilbereich mit grobkörnigem Gefüge über eine gute Duktilität verfügt. Eine solche Eigenschaftsverteilung besitzt hohe praktische Relevanz für eine Vielzahl von Anwendungen. Der neue Verfahrensansatz erlaubt es, die Lücke zwischen den Verfahren die das Werkstoffvolumen vollständig fein körnen und den Verfahren die ausschließlich die Oberflächen modifizierenden zu schließen.

 

In Severe Plastic Deformation (SPD) processes usually the whole material volume is subjected to the severe deformation. The generated fine-grained structure is proposed to be uniformly distributed throughout the component. The resulting physical and mechanical properties have a comparatively even distribution at a homogeneous level. The goal of the presented research work is to generate a defined inhomogeneous structure with advantageous property distributions corresponding to local loads on the component. The new forming technology gradation extrusion has been developed for this purpose. This method is the base for the manufacture of cylindrical parts with a defined gradation of the grain size allowing new local combinations of physical and mechanical properties. The new technology has the potential to produce an ultrafine-grained structure which can extend up to several mm deep below the surface. This layer is characterized by an increased strength while the inner material with a coarse grained structure has excellent ductility. Such a property combination has a high relevance for many practical applications. The presented technological approach can bridge the gap between methods refining the complete volume and methods of surface refinement only.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-211577.html