Structure characterization and precipitation in two Al-Mg-Si-Mn casting alloys

• Autorzy: Boyko V. , Link T. , Mykhalenkov K.

Identyfikatory

DOI

10.7494/mafe.2014.40.3.111

Warianty tytułu

PL

Charakterystyka struktury oraz procesy wydzieleniowe w dwóch stopach odlewniczych układu Al-Mg-Si-Mn

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The as-cast structure of permanent mould (PM) (alloy I) and high-pressure die castings (HPDC) (alloy2) of the AlMg5Si2Mn alloy has been investigated by differential scanning calorimetry, micro-hardness measurements, transmission electron microscopy, and energy dispersive X-ray analysis. Inside the α-AI grains in both alloys, curved plate-like precipitates were detected in both alloys. Examination of these precipitates revealed a number of features, such as: (1) the composition of the precipitates is very close to the stochiometric Mg₂Si compound; (2) precipitates are aligned along dislocations; (3) the precipitate density is much higher for high-pressure die castings where the α-AI matrix contains more dislocations than in permanent mould castings; (4) precipitates lie inside the α-AI grains where they are randomly distributed. Between the Mg₂Si larnellas, precipitates were not observed. Microhardness tests show that the hardness of the alloy cast into a permanent mould is Iower than that of a high-pressure die casting. This observation reveals the origin of high strength in an AIMg5Si2Mn alloy subjected to HPDC.

PL

Przy wykorzystaniu różnicowej kalorymetrii skaningowej, pomiarów mikrotwardości, elektronowej mikroskopii transmisyjnej oraz mikroanalizy rentgenowskiej zbadano mikrostrukturę stopu AlMg5Si2Mn, odlewanego kokilowo (stop 1) oraz wysokociśnieniowo (stop 2), w stanie wytworzenia (po odlaniu). W obydwu stopach wewnątrz ziaren α-AI roztworu stałego obserwowano zakrzywione wydzielenia płytkowe. Badanie tych wydzieleń pozwoliło na określenie szeregu ich cech, takich jak: (1) stechiometryczne podobieństwo składu chemicznego ze związkiem Mg₂Si; (2) ustawienie wydzieleń wzdłuż linii dyslokacji; (3) większa gęstość wydzieleń w przypadku odlewów wysokociśnieniowych, w których osnowa α-AI roztworu stałego zawiera więcej dyslokacji niż w przypadku odlewu kokilowego; (4) losowe rozmieszczenie wydzieleń w obrębie α-AI roztworu stałego. Pomiędzy płytkami Mg₂Si wydzielenia nie występują. Pomiary mikrotwardości pokazały, że twardość stopu odlewanego do kokili jest mniejsza niż odlewanego pod wysokim ciśnieniem, wyjaśniając tym samym przyczynę wysokiej wytrzymałości stopu AIMg5Si2Mn odlewanego wysokociśnieniowo.

Słowa kluczowe

EN

aluminium casting alloys; precipitates; element distribution; natural hardening

PL

odlewniczy stop aluminium; wydzielenia; element rozkładu; utwardzanie naturalne

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Metallurgy and Foundry Engineering
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 40, no. 3
• Strony: 111--124
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Boyko V.

• Technical University Berlin, Germany

autor

Link T.

• Technical University Berlin, Germany

autor

Mykhalenkov K.

• National Technical University of Ukraine, Kiev Polytechnic Institute, Ukraine

Bibliografia

• [1] Pacz A.: US Patent No. 1,387,900: Aluminum-Silicon Alloy. Patented August 16,1921
• [2] Pacz A.: US Patent No. 2,013,926: Modification of aluminum, aluminum alloys and alloys containing aluminum. Patented SeptemberiO, 1935
• [3] Wilm A.: Physikalisch - metallurgische Untersuchungen uber magnesiumhaltige Aluminiumlegierungen, Metallurgie, 8 (1911), 225-227
• [4] Duparc O.H.: Alfred Wilm and the beginnings of Duralumin. Zeitschrift fur Metallkunde, 96, 4 (2005), 398-404
• [5] Wang Q.G. and Davidson C.J.: Solidification and precipitation behaviour of Al-Si-Mg casting alloys. Journal of Materials Science, 36 (2001), 739-750
• [6] Apelian D., Shivkumar S.,and Sigworth G.: Fundamental Aspects of HeatTreatment of Cast Al-Si-Mg Alloys. AFS Tra nsactions, 97 (1989), 727-742
• [7] Wuth M.C., Koch H., Frankę A.J.: Production of steeringwheel frameswith an AIMg5Si2Mn alloy. Casting Plant and Technology International, 16,1 (2000), 12-24
• [8] Otarwanna S., Gourlay CM., Laukli H.I., and Dahle A.K.: Microstructure Formation in AISi4MgMn and AIMg5Si2Mn High-Pressure Die Castings. Metallurgical and Materials Transactions A, 40, 7 (2009), 1645-1659
• [9] PetkovT., Kunstner D., PabelT., Faerber K., Kneissl C. und Schumacher R: Erweiterung des Eigenschaft-spotentialsder Legierung AIMg5Si2Mn durch einegezielteWarmebehandlung Berg- und Huttenman-nische Monatshefte, X (2013), 1 -9, Jvn. Jg. (2013), Heft X© Springer-Verlag Wien, 1 -9
• [10] MiaoW.F., Laughlin D.E.: A differential scanning calorimetry study of aluminum alloy 6111 with different preaging treatments. Journal of Materials Science Letters, 19 (2000), 201-203
• [11] Vedani M., AngellaG., Bassani R, Ripamonti D., andTuissi A.: DSCanalysisof strengthening precipitates in ultrafine Al-Mg-Si alloys. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 87,1 (2007), 277-284
• [12] Wang G., Yan L, Ren G., and Zhao Z.: Analyzing As-Cast Age Hardening of 356 Cast Alloy. Journal of Materials Engineering and Performance, 20,4 (2011), 399-404
• [13] Barabash O.M., Sulzhenko O.V., Legkaya T.N., and Korzhova N.R: Experimental analysis and thermodynamic calculation of the structural regularities in the fusion diagram of the system of alloys Al-Mg-Si. Journal of Phase Equilibria, 22,1 (2001), 5-11
• [14] VanderVoort G.F. and Asensio-Lozano J.:The Al-Si Phase Diagram. Microscopy and Microanalysis, 15,Supplement S2 (2009), 60-61
• [15] Ravi C, Wolverton C: First-principles study of crystal structure and stability of AI-Mg-Si-(Cu) precipi¬tates. Acta Materialia, 52 (2004), 4213-4227