Microstructure formation and grain refinement of Al-Mg-Si-Mn casting alloys

• Autorzy: Boyko V. , Czekaj E. , Warmuzek M. , Mykhalenkov K.

Identyfikatory

DOI

10.7356/iod.2018.20

Warianty tytułu

PL

Kształtowanie mikrostruktury i rozdrobnienie ziaren odlewniczych stopów Al-Mg-Si-Mn

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Together with development of casting technology for Al-Si-Mg alloys, new groups of casting materials are undergoes its implementation into foundry practice. Al-Mg-Si casting alloys possessed several advantages such as good strength in as-cast state combined with high ductility, good corrosion resistance and castability. In both Al-Si-Mg and Al-Mg-Si systems, the range of the eutectic crystallization occurs: L → α_Al + β_Si and L → α_Al + Mg₂Si, respectively. In the hypoeutectic alloys of both system as a primary phase – dendrites of the solid solution αAl solidify. The transition elements – Ti, Zr, Sc, which provides efficient grain refinement can dissolve in this solid solution αAl causing precipitation strengthening effect. In the article the present state of the researches on the development of Al-Mg-Si casting alloys is considered together with the results of the examinations on the effect of Ti addition on the microstructure of the AlMg5Si2Mn alloy. These researches results were discussed at the annual conference on the casting of non-ferrous metals “Science and Technology” (2018) and initially presented in an shortened form in the article [1].

PL

Wraz z rozwojem technologii odlewniczych stopów Al-Si-Mg, także kolejne grupy materiałów znajdują zastosowanie w odlewnictwie. Stopy odlewnicze Al-Mg-Si charakteryzują się korzystnymi właściwościami nie tylko technologicznymi, jak np. dobra lejność, ale także odpowiednio wysoką wytrzymałością i plastycznością w stanie lanym czy też odpornością na korozję. W układach równowagi Al-Si-Mg i Al-Mg-Si występują odpowiednio obszary krystalizacji eutektycznej L → α_Al + β_Si oraz L → α_Al + Mg₂Si. W stopach podeutektycznych metale przejściowe, takie jak: Ti, Zr, Sc, dodawane przede wszystkim w celu rozdrobnienia pierwotnej struktury ziarn dendrytycznych, mogą rozpuszczać się w pierwotnej fazie α_Al i powodować jej umocnienie wydzieleniowe. W pracy został omówiony aktualny stan badań nad odlewniczymi stopami Al-Mg-Si. Przedstawiono wyniki badań własnych dotyczących wpływu dodatku Ti na mikrostrukturę stopu AlMg5Si2Mn, które były dyskutowane w ramach konferencji „Science and Technology” (2018) oraz wstępnie omówione w publikacji [1].

Słowa kluczowe

EN

aluminium alloys; Al-Mg-Si system; alloying addition; grain refiners; eutectic modifiers; precipitation; casting

PL

stopy aluminium; Al-Mg-Si układ równowagi; dodatki stopowe; modyfikatory eutektyki; wydzielanie; odlewanie

• Wydawca: Instytut Odlewnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Odlewnictwa
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 58, no. 4
• Strony: 251--260
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Boyko V.

• National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”, Prospect Pobedy 37, Kiev, Ukraine

autor

Czekaj E.

• Foundry Research Institute, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Krakow, Poland

autor

Warmuzek M.

• Foundry Research Institute, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Krakow, Poland

autor

Mykhalenkov K.

• National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”, Prospect Pobedy 37, Kiev, Ukraine

Bibliografia

• 1. Boyko V., E. Czekaj, K. Mykhalenkov. 2018. Effect of Ti addition on structure formation of Al-Mg-Si-Mn casting alloy. W Materiały XXI Międzynarodowej Konferencji Naukowo-Technicznej Odlewnictwa Metali Nieżelaznych (Materials of the 21st International Scientific and Technical Conference of Casting of Non-Ferrous Metals), 7−20. Kraków (Poland): Wydawnictwo Naukowe „Akapit”.
• 2. Totten G.E., D.S. MacKenzie (eds.). 2003. Handbook of Aluminium: Vol. 1. Physical Metallurgy and Processes. Valley Forge, PA, USA: Metal Dekker Inc.
• 3. Shimosaka D., S. Kumai, F. Casarotto, S. Watanabe. 2011. „Effect of cooling rates during solidification of Al-5.5%Mg-2.3%Si-0.6%Mn and Al-13%Mg2Si pseudo-binary alloys on their secondary-particle morphology and tear toughness”. Materials Transactions 52 (5) : 920−927.
• 4. Casarotto F., A.J. Franke, R. Franke. 2012. High-pressure die-cast (HPDC) aluminium alloys for automotive applications W Advanced materials in automotive engineering, ed. by Jason Rowe, 109−149. Woodhead Publishing Ltd.
• 5. Ji S., D. Watson, Z. Fan, M. White. 2012. „Development of a super ductile diecast Al-Mg-Si alloy”. Materials Science and Engineering: A 556 (30 October 2012) : 824−833.
• 6. Pirš J., A. Zalar. 1990. „Investigations of the distribution of elements in phases present in G-AlMg5Si cast alloy with EDX/WDX spectrometers and AES. Microchimica Acta 101 (1−6) : 295−304.
• 7. Koch H., U. Sternau, H. Sternau, A.J. Franke. 1996. Magsimal-59, an AlMgMnSi-type squeeze-casting alloy designed for temper F. W TMS Annual Meeting, 933−937. Anaheim, LA, February 1996.
• 8. Hartlieb M. 2013. „Aluminium alloys for structural die casting”. Die Casting Engineer (May 2013) : 40−43.
• 9. Di Sabatino M., L. Arnberg, S. Brusethaug, D. Apelian. 2006. „Fluidity evaluation methods for Al–Mg–Si alloys”. International Journal of Cast Metals Research 19 (2) : 94−97.
• 10. Otarawanna S., C.M. Gourlay, H.I. Laukli, A.K. Dahle. 2009. „Microstructure formation in AlSi4MgMn and AlMg5Si2Mn high-pressure die castings”. Metallurgical and Materials Transactions A 40 (7) : 1645−1659.
• 11. Hu Z., L. Wan, S. Lu, P. Zhu, S. Wu. 2014. „Research on the microstructure, fatigue and corrosion behavior of permanent mold and die cast aluminium alloy”. Materials and Design 55 : 353−360.
• 12. Georgatis E., A. Lekatou, A.E. Karantzalis, H. Petropoulos, S. Katsamakis, A. Poulia. 2013. „Development of a cast Al-Mg2Si-Si in-situ composite: Microstructure, heat treatment, and mechanical properties”. Journal of Materials Engineering and Performance 22 (3) : 729−741.
• 13. Boyko V., E. Czekaj, M. Warmuzek, K. Mykhalenkov. 2017. „Effect of additional alloying and heat treatment on phase composition and morphology in Al-Mg-Si-type casting alloy”. Metallurgy and Foundry Engineering 43 (3) : 219−239.
• 14. Ji S., D. Watson, Z. Fan, M. White. 2012. „Development of a super ductile diecast Al-Mg-Si alloy”. Materials Science and Engineering: A 556 (30 October 2012) : 824−833.
• 15. Мильман Ю.В., Т.Н. Легкая, Н.П. Коржова, В.В. Бойко, И.В. Воскобойник, К.В. Михаленков, Н.М. Мордовец, Ю.Н. Подрезов. 2015. „Structure and mechanical properties of the casting high strength aluminium alloys of Al-Mg-Si ternary system alloyed by Zn and Cu”. Электронная микроскопия и прочность материалов 21 : 30−37 (in Russian).
• 16. Eigenfeld K., A. Franke, S. Klan, H. Koch, B. Lenzcowski, B. Pflege. 2004. „New developments in heat resistant aluminium casting materials”. Casting Plant and Technology International (4) : 4−9.
• 17. Ji S., D. Watson, Y. Wang, M. White, Z. Fan. 2013. „Effect of Ti addition on mechanical properties of high pressure die cast Al-Mg-Si alloys”. Materials Science Forum 765 : 23−27.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).