The degradation of mechanical properties of Al-Si5-Cu2-Mg and Al-Cu4-Ni2-Mg alloys after soaking at elevated temperature

• Autorzy: Wierzbińska M. , Sieniawski J. , Mrówka-Nowotnik G.

Warianty tytułu

PL

Degradacja właściwości mechanicznych stopów Al-Si5-Cu2-Mg i Al-Cu4-Ni2-Mg2 w wyniku długotrwałego wygrzewania w podwyższonej temperaturze

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The influence of long term annealing on mechanical properties of Al-Si5-Cu2-Mg and Al-Cu4-Ni2-Mg alloys was investigated. The castings were subjected to T6 heat treatment followed by annealing at 623�}5 K for 100, 150, 300, 500 and 750 hours. The soaking time and temperature was adjusted by corresponding to real service conditions of the elements of an aircraft and motor engines manufactured from investigated alloys. The result of tensile tests performed on the both alloys subjected to the soaking process showed that the yield stress and tensile strength decreased significantly with the time of alloys exposure at given temperature. However, the samples of Al-Cu4-Ni2- Mg showed much better mechanical properties stability than tested samples of Al-Si5-Cu2-Mg. Moreover the Al-Cu4-Ni2-Mg alloy preserved relatively high values of yield stress, even after soaking for 750 hours. This phenomenon, confirmed by microstructural observation, is connected to a degradation of microstructure of alloys. The result of microscopic analysis revealed that both increase in size and change in shape of precipitations of hardening phases continually change with the prolonged holding time at high temperature.

PL

Przedmiotem badań były odlewnicze stopy aluminium Al-Si5-Cu2-Mg i Al-Cu4-Ni2-Mg2. Stopy poddano obróbce cieplnej T6, a następnie wygrzewaniu w temperaturze 623 K przez 100, 150, 300, 500 i 750 godzin. Parametry procesu wygrzewania - temperatura oraz czas wytrzymania próbek, odpowiadają warunkom eksploatacji tłoków i cylindrów spalinowych silników lotniczych i wirników turbosprężarek, a więc elementów konstrukcyjnych odlewanych ze stopów przyjętych do badań. Po standardowej obróbce cieplnej T6 oraz wygrzaniu wyznaczono właściwości wytrzymałościowe oraz dokonano oceny mikrostruktury. Badania te umożliwiły ocenę wpływu warunków eksploatacji (temperatury i czasu) na mikrostrukturę i właściwości mechaniczne stopów w warunkach długotrwale działających obciążeń cieplnych. W rezultacie długotrwałego wygrzewania w mikrostrukturze badanych stopów nastąpił znaczny wzrost rozmiarów cząsteczek fazy umacniającej, natomiast morfologia faz międzymetalicznych pozostała bez zmian. Zwiększenie rozmiarów fazy umacniającej w stopach wpłynęło na zmniejszenie wartości ich właściwości wytrzymałościowych.

Słowa kluczowe

EN

Al-Si5-Cu2-Mg and Al-Cu4-Ni2-Mg alloys; soaking; mechanical properties

PL

stopy Al-Si5-Cu2-Mg, Al-Cu4-Ni2-Mg; wygrzewanie; własności mechaniczne

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, nr 3
• Strony: 573--576
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wierzbińska M.

autor

Sieniawski J.

autor

Mrówka-Nowotnik G.

• The Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Rzeszów University of Technology,

Bibliografia

• [1] Wierzbińska M., Mrówka-Nowotnik G.: Identification of phase composition of AlSi5Cu2Mg aluminium alloy in T6 condition. Archives of Materials Science and Engineering 2 (2008) 85-88.
• [2] Garcia-Hinojosa J. A., Gonzalez C. R., Houbaert Y.: Structure and properties of Al-7Si-Ni and Al-7Si-Cu cast alloys nonmodified and modified with Sr. Journal of Materials Processing Technology 143-144 (2003) 306- 310.
• [3] Dobrzański L. A., Borek W., Maniara R.: Influence of the crystallization condition on Al-Si-Cu casting alloys structure. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 18 (2006) 211-214.
• [4] Mrówka-Nowotnik G., Sieniawski J., Wierzbińska M.: Analysis of intermetallic particles in AlSi1MgMn aluminium alloy. Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 1-2 (2007) 155-158.
• [5] Wierzbińska M., Sieniawski J.: Microstructural changes to AlCu6Ni2 alloy prolonged annealing at elevated temperature. Journal of Microscopy 3 (2010) 516-520.
• [6] Ouellet P., Samuel F. H.: Effect of Mg on the ageing behaviour of Al-Si-Cu 319 type aluminium casting alloys. Journal of Materials Science 34 (1999) 4671-4697.
• [7] Mrówka-Nowotnik G., Sieniawski J., Wierzbińska M.: Intermetallic phase particles in 6082 aluminium alloy. Archives of Materials Science and Engineering 2 (2008) 69-76.
• [8] Wierzbińska M., Sieniawski J.: New quality assement criterion of Al- Si5Cu1 alloy. Archives of Foundry Engineering 3 (2007) 217-221.
• [9] Piątkowski J., Binczyk F.: The analysis of solidification and microstructural studies of Al-Si alloys. Archives of Foundry. 6 (2006) 227-232.
• [10] Hatch J. E. ed.: Aluminium. Properties and physical metallurgy. ASM Metals Park, Ohio (1984).
• [11] Miao W. F., Laughlin D. E.: Precipitation hardening in aluminium alloy 6022. Scripta Materialia 7 (1999) 873-878.
• [12] Pezda J.: The mechanical properties of AK132 aluminium alloy distributed by ATND method. Archives of Foundry 6 (2006) 221-226.
• [13] Pezda J.: Impact of modification and heat treatment on mechanical properties of AK132 Silumin. Archives of Foundry Engineering 3 (2007) 117- 122.
• [14] Hirsch P. B. in: Relation between Structure and Mechanical Properties of Metals. H. M. Stationary Office, London (1963).
• [15] Takeda M., Komatsu A., Ohta M., Shirai T., Endo T.: The influence of Mn on precipitation behaviour in Al-Cu. Scripta Materialia 39 (1998) 1295- 1300.
• [16] Hirth J. P., Lothe J.: Theory of dislocations. McGraw-Hill, New York- London (1968).