The influence of cooling rate during AlSi5Cu1 alloy crystallization on geometrical parameters of microstructure

• Autorzy: Wierzbińska M. , Sieniawski J.

Warianty tytułu

PL

Wpływ prędkości chłodzenia podczas krystalizacji na parametry geometryczne mikrostruktury stopu AlSi5Cu1

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Results of the influence of the cooling rate during crystallization on the geometrical parameters of AlSi5Cu1 alloy microstructure were introduced in the paper. Changeable technological casting conditions, including different cooling rates of crystallization (by either modifications of the casting size and method of its cooling) and heat treatment (T6) were applied. Four varieties of the as-cast alloy microstructure with diversified morphology of the eutectic silicon crystals were obtained. The values of basie geometrical parameters of microstructure - grain size, secondary dendrite arms spacing, eutectic silicon crystals size and its volume fraction for each form of the microstructure were determined. Large quantity of findings made possible to use the statistical methods for dates handling. It was found that along with the growth of cooling rate the geometrical parameters of the microstructure get smaller. These changes, which were described by an exponential dependence with large correlation coefficient (r = 0.99), proceed in non-uniform way - the cooling rate affects to the highest degree on grains size, in a lesser - on the secondary dendrite arms spacing and in the slightest degree on eutectic silicon crystals size. It follows that by increasing the cooling rate during crystallization of AlSi5Cu1 alloy it is possible to enlarge of its microstructure homogeneity and in these connection improve to a large extent utilitarian properties of castings, especially large, complicated shapes and diversified sections for heavily loaded elements of machine.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu prędkości chłodzenia podczas krystalizacji na parametry stereologiczne mikrostruktury podeutektycznego stopu AlSi5Cu1. Stosowano zmienne technologiczne warunki odlewania, w tym różne prędkości krystalizacji (poprzez zmiany wymiarów odlewów oraz sposobu ich chłodzenia) oraz obróbkę cieplną (T6). Uzyskano cztery odmiany mikrostruktury odlanego stopu o zróżnicowanej morfologii kryształów krzemu eutektycznego. Dla każdej odmiany mikrostruktury wyznaczono wartości jej podstawowych parametrów stereologicznych, tj. powierzchnię względną granic ziarn i granic powierzchni rozdziału dendryty-eutektyka, średnią wartość rozmiarów ziarn, średnią odległość ramion dendrytów drugiego rzędu oraz średnią średnicę cząstek kulistych dla kryształów krzemu eutektycznego. Liczba uzyskanych wyników umożliwiła stosowanie metod analizy statystycznej. Na podstawie badań stwierdzono, że wraz ze wzrostem prędkości chłodzenia podczas krystalizacji wartości wyznaczonych parametrów stereologicznych zmniejszają się. Zmiany te, opisane zależnościami wykładniczymi przy dużych wartościach współczynników korelacji (r = 0,99), zachodzą w sposób nierównomierny - prędkość chłodzenia w największym stopniu oddziałuje na rozmiary ziarn, w mniejszym na odległości ramion dendrytów drugiego rzędu, a w najmniejszym na rozmiary kryształów krzemu eutektycznego. Dzięki temu, poprzez zwiększanie prędkości krystalizacji stopu AlSi5Cu1, można zwiększyć jednorodność jego mikrostruktury poprawiając w znacznym stopniu właściwości użytkowe odlewów, zwłaszcza o dużych rozmiarach, skomplikowanych kształtach i zróżnicowanych przekrojach.

Słowa kluczowe

PL

stop AlSi5Cu1; krystalizacja; prędkość chłodzenia; mikrostruktura stopu

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 26, nr 1
• Strony: 11--14
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wierzbińska M.

• Katedra Materiałoznawstwa Politechniki Rzeszowskiej

autor

Sieniawski J.

• Katedra Materiałoznawstwa Politechniki Rzeszowskiej

Bibliografia

• [1] Yen-Hung Tan, Sheng-Long Lee, Yu-Lom Lin: Effects of Be and Fe content on plain strain fracture toughness in A357 alloys. Metali, and Mater. Trans., 26A, 1195, (1995)
• [2] Wierzbińska M., Sieniawski J., Majka H.: Influence of metallurgical factors and heat treatment on microstructure and mechanical properties of AlSiSCul. Archives of Metallurgy, 43, 257, (1998)
• [3] Mondolfo L. F.: Aluminium alloys. Structure and properties. Butterworths, London-Boston 1976
• [4] Leybodkin M., Deschamps A., Brechet Y.: Influence of second-phase morphology and topology on mechanical and fracture properties of Al-Si alloys. Mater. Sci. and Engin. 234-236A, 481, (1997)
• [5] Arbenz H.: The use of structural features to determine the quality of aluminium castings. Giesserei, 66, 702, (1979) 19
• [6] Wojnar L.: Image analysis. Applications in materials engineering. CRC Press LLC, Boca Raton-London-New York-Washington D.C. 1999
• [7] Ryś J.: Stereologia materiałów. Fotobit-Design, Kraków 1995
• [8] Luszniewicz A., Słaby T.: Analiza wariancji i regresji. Wyd. WSHiP. Warszawa 2000
• [9] Wierzbińska M.: Wpływ morfologii kryształów krzemu eutektycznego na odporność na pękanie stopu AlSiSCul stosowanego w silnie obciążonych elementach maszyn. Rozprawa doktorska, PRz Rzeszów, 2003