The impact of strontium modification on the microstructural characteristics and mechanical performance of high-pressure die cast AlSi9Cu3(Fe) alloy

• Autorzy: Poloczek Łukasz , Dybowski Bartłomiej , Kiełbus Andrzej

Identyfikatory

DOI

10.32730/mswt.2024.68.2.1

Warianty tytułu

PL

Wpływ dodatku strontu na strukturę i właściwości mechaniczne stopu AlSi9Cu3(Fe)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The microstructure of the HPDC AlSi9Cu3(Fe) alloy is characterized by fine dendrites of α-Al solid solution and α-Al+β-Si binary eutectic mixture. In addition, the alloy contains many intermetallic phases, such as α-Al15(Fe,Mn,Cr)3Si2, β-Al5FeSi, Al2Cu, π-A8Mg3FeSi6 and Q-Al5Mg8Cu2Si6. The paper presents results of research concerning the influence of Sr-based modification on the microstructure and mechanical properties of the HPDC AlSi9Cu3(Fe) alloy. The research-related tests involved three different high-pressure die cast specimens, i.e. two castings with different Sr contents (i.e. 40 ppm and 130 ppm) and one without an Sr addition. The addition of Sr was responsible for the fragmentation of eutectic silicate crystals, which was advantageous for the microstructure of the test specimens. However, the aforesaid addition also triggered an increase in the volume fraction of porosity in the structure, which, most likely, resulted in the deterioration of mechanical properties.

PL

Mikrostruktura stopu AlSi9Cu3(Fe) odlanego metodą wysokociśnieniową charakteryzuje się występowaniem dendrytów roztworu stałego α-Al oraz podwójnej eutektyki α-Al+β-Si. W strukturze stopu występują również fazy międzymetaliczne, takie jak: α-Al15(Fe,Mn,Cr)3Si2, β-Al5FeSi, Al2Cu, π-A8Mg3FeSi6 i Q-Al5Mg8Cu2Si6. W poniższej pracy przedstawiono wyniki badań wpływu modyfikacji Sr na mikrostrukturę i właściwości mechaniczne stopu AlSi9Cu3(Fe) HPDC. W badaniach wykonano trzy wytopy wysokociśnieniowe. Dwa z nich charakteryzowały się różną zawartością dodatku Sr (40 ppm, 130 ppm) oraz wykonano jeden wytop bez dodatku Sr. Dodatek strontu spowodował fragmentację eutektyki, co korzystnie wpłynęło na mikrostrukturę badanych próbek. Jednak że w próbkach z dodatkiem Sr stwierdzono zwiększenie udziału objętościowego porowatości w strukturze, co wpłynęło na pogorszenie właściwości mechanicznych.

Słowa kluczowe

EN

AlSi9Cu3(Fe) alloy; high pressure die casting; strontium modification; microstructure; mechanical properties; strontium

PL

stop AlSi9Cu3(Fe); odlewanie wysokociśnieniowe; mikrostruktura; właściwości mechaniczne; modyfikacja strontu; stront

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Materials Science and Welding Technologies / Technologie Materiałowe i Spawalnicze
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 68, No. 2
• Strony: art. no. 1
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Poloczek Łukasz

• Łukasiewicz Research Network – Upper Silesian Institute of Technology, Gliwice, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-0676-9932

autor

Dybowski Bartłomiej

• Nemak Poland, Bielsko-Biała, Poland

autor

Kiełbus Andrzej

• Silesian University of Technology, Faculty of Materials Engineering, Katowice, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-3320-3720

Bibliografia

• [1] Rana R.S., Purohit R., Das S.: Reviews on the influences of alloying elements on the microstructure and mechanical properties of aluminum alloys and aluminum alloy composites. International Journal of Scientific and Research Publications, 2012, vol. 2, pp. 1-7.
• [2] Pattle D.W.: Advances in degassing aluminium alloys. The Foundryman, 1988, vol. 81, 5.
• [3] Davis J.R.: ASM handbook. ASM, Metals Park, OH. 1990, pp. 123-151, 166-168.
• [4] Cais J., Weiss V., Svobodova J.: Relation between Porosity and Mechanical Properties of Al-Si Alloys Produced by Low-Pressure Casting. Archives of Foundry Engineering, 2014, V14 - SI1 20.
• [5] Conserva M., Bonollo F., Donzelli G.: Alluminio, manuale degli impieghi. Edimet, Brescia, Italy, 2004.
• [6] Alam Najafabadi M.A., Khant S., Ourdjini A., Elliot R.: The flake-fibre transition in aluminum-silicon eutectic alloys. Cast Metals, 1995, vol. 8, no. 1, pp. 35-42.
• [7] Liu L., Samuel A.M., Samuel F.H.: Role of strontium oxide on porosity formation in Al-Si casting alloys. AFS Transactions 2002, vol. 139, pp. 1-14.
• [8] Fuoco R., Correa E.R., Goldenstein H.: Effect of modification treatment on microporosity formation in A356 alloy. Part I: Interdendritic feeding evaluation. AFS Transactions, 1996, vol. 9104, pp. 1151-1157.
• [9] Sanna F., Fabrizi A., Ferraro S., Timelli G., Ferro P., Bonollo F.: Multiscale characterisation of AlSi9Cu3(Fe) die casting alloys after Cu, Mg, Zn and Sr addition. La Metallurgia Italiana, 2013, vol. 105, no. 4, pp. 13-24.
• [10] Fabrizi A., Ferraro S., Timelli G.: The influence of Sr, Mg and Cu addition on the microstructural properties of a secondary AlSi9Cu3(Fe) die casting alloy. Materials Characterization, 2013, vol. 85, pp. 13-25.
• [11] Fuoco R., Correa E.F., Goldenstein H.: Effect of modification treatment on microporosity formation in A356 alloy. Part I: Interdendritic feeding evaluation. AFS Transactions, 1996, vol. 9104, pp. 1151-1157.
• [12] Ferraro S., Fabrizi A., Timelli G.: Evolution of sludge particles in secondary die-cast aluminum alloys as function of Fe, Mn and Cr contents. Materials Chemistry and Physics, 2015, 153, pp. 168-179.
• [13] Gautam Krishnan R., Somasekharan Nair E.M.: Study of strontium modification in aluminium alloy. International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering, 2013, vol. 3, no. 10, pp. 753-760.
• [14] Shouxun J., Douglas W., Yun W., White M., Fan Z.: Effect of Ti Addition on Mechanical Properties of High Pressure Die Cast Al-Mg-Si Alloys. Materials Science Forum, 2013, 765, pp. 23-27.
• [15] Wang L., Shivkumar S.: Strontium modification of aluminium alloy castings in the expendable pattern casting process. Journal of Materials Science, 1995, 30, pp. 1584-1594.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).