Efekt dodatku Ca na mikrostrukturę oraz właściwości mechaniczne stopu AZ91

• Autorzy: Reguła T. , Dudek P. , Fajkiel A.

Warianty tytułu

EN

The effect of Ca addition on the microstructure and mechanical properties of AZ91 alloy

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszym artykule przedstawiono wyniki prac związanych z badaniem wpływu wapnia na mikrostrukturę oraz właściwości mechaniczne stopu AZ91. Próbki z odpowiednio przygotowanych wariantów stopu, zawierających zróżnicowane stężenie dodatku Ca (od 0,1 do 2,5% wag.) poddano statycznej próbie rozciągania w temperaturze otoczenia oraz podwyższonej (150°C). Przeprowadzono również badania mikrostruktury oraz analizę krzywych DSC. Ustalono, że w odniesieniu do bazowego stopu AZ91, wraz z rosnącym stężeniem wapnia, wzrasta wytrzymałość w temperaturze podwyższonej. Efekt ten jest spowodowany zastępowaniem niskotopliwej fazy Mg₁₇Al₁₂ przez fazy zawierające wapń - Al₂Ca i (Mg, Al)₂Ca oraz wzbogaceniem przestrzeni międzydendrytycznych w Ca. Jednocześnie dodatek wapnia niekorzystnie wpływa na właściwości mechaniczne w temperaturze otoczenia, co tłumaczyć można kruchością faz Mg-Al-Ca.

EN

This paper presents the results of research work related with the effect of calcium on the microstructure and mechanical properties of AZ91 alloy. Samples of appropriately prepared alloy grades containing the addition of calcium in different concentrations (from 0.1 to 2.5 wt%) were examined in a static tensile test at room temperature and at elevated temperatures (150°C). Examinations of the microstructure were also carried out and DSC curves were plotted. It was found that, compared to the base AZ91 alloy, with increasing calcium concentration, the tensile strength at elevated temperatures increases, too. This effect is due to replacement of the low-melting Mg₁₇Al₁₂ phase with calcium-containing phases like Al₂Ca and (Mg, Al)₂Ca and to enrichment of the interdendritic spaces with Ca. At the same time, the addition of calcium adversely affects the mechanical properties at room temperature, which can be explained by brittleness of the Mg-Al-Ca phases.

Słowa kluczowe

PL

stop magnezu; dodatek stopowy; wapń; właściwości mechaniczne; mikrostruktura

EN

magnesium alloy; alloying addition; calcium; mechanical properties; microstructure

• Wydawca: Instytut Odlewnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Odlewnictwa
• Rocznik: 2012
• Tom: T. 52, z. 4
• Strony: 17--24
• Opis fizyczny: 189--196 (eng.), Bibliogr. 15 poz.

Twórcy

autor

Reguła T.

autor

Dudek P.

autor

Fajkiel A.

• Instytut Odlewnictwa, Zakład Stopów Metali Nieżelaznych, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków

Bibliografia

• 1. Kojima Y.: Project of platform science and technology for advanced magnesium alloys. Materials Transactions, 2001, Vol. 42, No. 7, pp. 1154-1159.
• 2. Pekguleryuz M.O., Baril E.: Creep Resistant Magnesium Diecasting Alloys Based on Alkaline Earth Elements. Materials Transactions, 2001, Vol. 42, No. 7, pp. 1258-1267.
• 3. Luo A., Pekguleryuz M.O.: Cast Magnesium alloys for elevated temperature application. Journal of Material Science, 1994, Vol. 29, No. 20, pp. 5259-5271.
• 4. Ninomiya R., Ojiro T., Kubota K.: Improved heat resistance of Mg-Al alloys by the Ca addition. Acta Metallurgica et Materialia, 1995, Vol. 43, No. 2, pp. 669–674.
• 5. Kawamura Y., Hayashi K., Koike J., Kato A., Inoue A., Masumoto T.: High strength nanocrystalline Mg-Al.-Ca alloys produced by rapidly solidified powder metallurgy processing. Materials Science Forum, 2000, Vols. 350-351, pp. 111-116.
• 6. Chino Y., Kobata M., Iwasaki H., Mabuchi M.: An investigation of compressive deformation behaviour for AZ91 Mg alloy containing a small volume of liquid. Acta Materialia, 2003, Vol. 51, No. 11, pp. 3309-3318.
• 7. Anyanwu A.I., Gokan Y., Nozawa S., Suzuki A., Kamado S., Kojima Y., Takeda S.: Development of New Die-castable Mg-Zn-Al.-Ca-RE Alloys for High Temperature Applications. Materials Transactions, 2003, Vol. 44, No. 4, pp. 562-570.
• 8. Polmear I.J.: Recent Developments in Light Alloys. Materials Transactions, JIM, 1996, Vol. 37, No. 1, pp. 12-31.
• 9. Hirai K., Somekawa H., Takigawa Y., Higashi K.: Effects of Ca and Sr addition on mechanical properties of a cast AZ91 magnesium alloy at room and elevated temperature. Materials Science and Engineering A, 2005, Vol. 403, Nos. 1-2, pp. 276-280.
• 10. Li P., Tang B., Kandalova E.G.: Microstructure and properties of AZ91D alloy with Ca additions. Materials Letters, 2005, Vol. 59, No. 6, pp. 671-675.
• 11. Reguła T., Fajkiel A., Dudek P., Saja K.: Ocena skuteczności specjalnej obróbki cieplnej stopu magnezu AZ91 zapobiegającej rozrostowi ziarna. Prace Instytutu Odlewnictwa, 2008, Vol. 48, nr 4, s. 43-50.
• 12. Aljarrah M., Medraj M., Wang X., Essadiqi E., Muntasar A., Dénès G.: Experimental investigation of the Mg-Al.-Ca System. Journal of Alloys and Compounds, 2007, Vol. 436, pp. 131-141.
• 13. Suzuki A., Saddock N.D., Jones J.W., Pollock T.M.: Solidification paths and eutectic intermetallic phases in Mg-Al.-Ca ternary alloys. Acta Materialia, 2005, Vol. 53, No. 9, pp. 2823-2834.
• 14. Lee Y.C., Dahle A.K., StJohn D.H.: The role of solute in grain refinement of magnesium. Metallurgical and Materials Transactions A, 2000, Vol. 31, No. 11, pp. 2895-2906.
• 15. Azad A.: Grain refinement of magnesium alloy AZ91E. Master of Applied Science. University of British Colombia, 2012