Wpływ morfologii kryształów krzemu eutektycznego na właściwości mechaniczne stopu AlSi5Cu1

• Autorzy: Wierzbińska M. , Sieniawski J.

Warianty tytułu

EN

Effect of morphology of eutectic silicon crystals on mechanical properties of AlSi5Cu1 alloy

• Konferencja: Krajowa Konferencja ,,Nowe Materiały - Nowe Technologie w Przemyśle Okrętowym i Maszynowym" (III; 28.05 - 01.06.2006; Międzyzdroje, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu morfologii kryształów krzemu eutektycznego na właściwości mechaniczne stopu AlSi5Cu1, a w szczególności na odporność na pękanie. Poddano badaniu stop o czterech odmianach mikrostruktury różniących sie rozmiarami oraz rozłożeniem kryształów krzemu. Wyznaczono parametry stereologiczne mikrostruktury (objętość względną Vv, średnice ekwiwalentną d i współczynnik kształtu dmax/dmn kryształów krzemu eutektycznego) oraz określono właściwości mechaniczne stopu (Rm, R0,2 i wartość krytyczną współczynnika intensywności naprężeń Kic). Zależność właściwości od rozmiarów kryształów krzemu opisano równaniami typu Hall’a-Petcha. Stwierdzono, że wraz ze zmniejszaniem sie rozmiarów kryształów krzemu znacznie wzrastają właściwości wytrzymałościowe stopu AlSi5Cu1. Podobnie, jakkolwiek w mniejszym stopniu, zwiększa sie odporność na pękanie. Badania mikrostruktury potwierdziły, że kryształy krzemu stanowią silną barierę rozprzestrzeniania sie poślizgu dyslokacji zachodzącego w obciążanym stopie. Proces pękania -dekohezji stopu, zaczyna sie zarodkowaniem i rozwojem mikropeknieć w kryształach krzemu o największych rozmiarach, w płaszczyznach prostopadłych do kierunku obciążenia. Mikropekniecia łączą się następnie w szczelinę obejmującą sąsiadujące kryształy krzemu. Dopiero w końcowym okresie procesu dekohezji pękają silnie odkształcone plastycznie ciągliwe mostki osnowy pomiędzy cząsteczkami krzemu.

EN

The influence of morphology of eutectic silicon crystals on mechanical properties, especially on the cleavage fracture toughness of AlSi5Cu1 alloy, was investigated. Four different microstructures (different size and distribution of silicon crystals) have been studied. Stereological parameters of microstructure (relative volume Vv, equivalent diameter d and shape factor of eutectic silicon crystals dmax/dmin) and mechanical properties of the alloy (yield stress R0,2, tensile strength Rm and plane strain fracture toughness Kic) have been determined. Relationships between mechanical properties and eutectic silicon crystals size were described in terms of Hall-Petch equation. It was found that a decrease in silicon crystals causes an increasing in strength and to a lesser degree in fracture toughness. Examination of the microstructure confirmed that the hard and brittle eutectic silicon crystals are very strong barriers for slip in the stressed alloy. Studies conducted using microscopic analysis have revealed that cracking process – decohesion of the alloy begins with nucleation and growth of micro-cracks of the largest size silicon crystals in orthogonal plane to tension direction. Micro-cracks then propagate into the matrix where they join to form a continuous crack path in number of nearest neighbours of silicon crystals. At the end of decohesion process areas of strongly deformed and plastically ductile matrix, between hard silicon crystals, undergo cracking.

Słowa kluczowe

PL

morfologia kryształów krzemu; krzem eutektyczny; właściwości mechaniczne; stop AlSi5Cu1

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 27, nr 3
• Strony: 304--307
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wierzbińska M.

autor

Sieniawski J.

• Politechnika Rzeszowska, Katedra Materiałoznawstwa,

Bibliografia

• [1] Wyrzykowski J., Pleszakow E., Sieniawski J.: Odkształcanie i pękanie metali. WNT, Warszawa 1998
• [2] Przystupa MA., Courtney T.,H: Fracture in equiaxed two phase alloys: Part. I. Fracture with isolated elastic perticles. Met. Trans., 13A(1982), p. 873
• [3] Hertzberg RW.: Deformation and fracture mechanics of engineering materials. John Wiley and Sons, New York, Chichester, Brisbane, Toronto, Singapore, 1989
• [4] Crepeau P.N, Antolovich S.D., Warden JA.: Structure - property realtionships in aluminium alloy 339-T5: Tensile behaviour at room and elevated temperature. AFS Trans., 98(1990), p. 813
• [5] Caceres C.H., Wang Q.G.: Dendrite Cell Size and Ductility of Al-Si(Mg) Casting Alloys. Intern. J. Cast Metals Rev., 9(1996), p. 157
• [6] Vorren O., Evensen J.E., Pedersen T.B.: Microstructure and mechanical properties of Al-Si(Mg) casting alloys. AFS Trans. 92(1984), p. 549
• [7] Tensi H.M., Hogerl J.: Metallographosche Gefüge- Untersuchungen zur Qualitätssicherung von Al-Si Gussbautelien. Metall, 48(1994), p. 776
• [8] Wierzbińska M., Sienawski J.: Effect of dendrite arm spacing on cleavage fracture toughness of AlSi5Cu1 alloy. Int. Journ. Of Cast Metals Research, 17(2004)5, p. 267
• [9] Wierzbińska M., Sieniawski J.: The influence of cooling rate during AlSi5Cu1 alloy crystallization on geometrical parameters of microstructure. Inżynieria Materiałowa, 144(2005)1, p. 11
• [10] Wojnar L.: Image analysis. Applications in materiale engineering. CRC Press LLC, Boca Raton-London-New York- Washington D.C. 1999
• [11] Wojnar L., Majorek M.: Komputerowa analiza obrazu. Fotobit- Design, Kraków 1994
• [12] Ryś J.: Stereologia materiałów. Fotobit-Design, Kraków 1995
• [13] Volk W.: Statystyka stosowana dla inżynierów. WNT, Warszawa 1973
• [14] Curry DA., Knott J.F.: Effect of microstructure on cleavage fracture toughness of quenched and tempered steels. Metal Sci. Journ., 6(1979), p. 341