Microstructure of spray formed Al-high Si alloys for thermal management applications

• Autorzy: Lambourne A. , Grant P.S. , Hogg S. , Ogilvy A.

Warianty tytułu

PL

Mikrostruktura wysokokrzemowych stopów AlSi wytwarzanych metodą natrysku plazmowego do sterowania procesami przy wysokich temperaturach

• Konferencja: Advanced Materials and Technologies, AMT'2004 : XVII Physical Metallurgy and Materials Science Conference (XVII; 20-24.06.2004; Łódź, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents a detailed study of the microstructure of spray formed Al-70wt%Si manufactured by spray forming, showing for the first time the key microstructural features in both primary Si and secondary Al phases. The microstructure has been investigated by a combination of: [1] optical microscopy; [2] electron probe microanalysis (EPMA); [3] scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS); [4] electron backscatter diffraction (EBSD) and simultaneous EDS; and [5] X-ray diffraction. Spray forming has been demonstrated to suppress the formation of large, angular primary Si plates that typically render this material unusable, and instead produced an equiaxed, random primary Si grain structure and a fully divorced Al-Si eutectic reaction. The resulting Al-rich inter-Si phase had a strong texture with the Al (001) growth direction aligned along the billet spay formed axis. The texture arose from a large alloy freezing range, slow cooling in the final stages of solidification and highly directional post deposition solidification. Isolated Al-rich regions occasionally nucleated solidification on the primary Si network, resulting in a fine, equiaxed local microstructure.

PL

Praca zawiera szczegółową analizę mikrostruktury stopu Al70Si (w % mas.) wytworzonego metodą natrysku plazmowego. W szczególności, w pracy przedstawiono po raz pierwszy najistotniejsze cechy mikrostruktury zarówno pierwotnych faz bogatych w Si, jak i wtórnych bogatych w Al. Mikrostrukturę badano: [1] metodą microskopii optycznej; [2] metodą mikroanalizy rentgenowskiej WDXprzy pomocy 4 niezależnych detektorów; [3] SEM; [4] EDS; [5] EBSD z jednoczesnym EDS oraz [6] metodą dyfraktometrii rentgenowskiej z wykorzysta promieniowania CuKalfa. Stop Al-70Si posiada szereg właściwości fizycznych, które wskazują, że może być przydatny do zastosowań w wysokich temperaturach. Aby zapobiec tworzeniu dużych, o rozwiniętej powierzchni, pierwotnych kryształów Si, które zwykle sprawiają że materiał taki nie nadaje się do użytku, opracowano efektywną metodę natrysku plazmowego, w wyniku którego uzyskano niesteksturowane, równoosiowe ziarna. Udało się także uniknąć konwencjonalnej struktury eutektyki Al-Si na korzyść eutektyki anormalnej. Powstająca bogata w Al faza wewnątrz kryształów Si ma silną teksturę Al (001) o osi skierowanej wzdłuż osi kęsa Taka tekstura była rezultatem dużego zakresu temperatur krzepnięcia, powolnego chłodzenia i wysoce kierunkowego krzepnięcia po natrysku. Nieliczne bogate w Al obszary ułatwiały zarodkowanie na sieci pierwotnych wydzieleń Si, dzięki czemu tworzyła się lokalna równoosiowa mikrostruktura o dużej dyspersji.

Słowa kluczowe

PL

stop wysokokrzemowy; stop Al-Si; mikrostruktura; natryskiwanie plazmowe

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2004
• Tom: R. XXV, nr 3
• Strony: 616--619
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Lambourne A.

• Spray Forming Research Group, Materials Department, Parks Road, Oxford University, Oxford, United Kingdom

autor

Grant P.S.

• Spray Forming Research Group, Materials Department, Parks Road, Oxford University, Oxford, United Kingdom

autor

Hogg S.

• Spray Forming Research Group, Materials Department, Parks Road, Oxford University, Oxford, United Kingdom

autor

Ogilvy A.

• Osprey Metals Ltd, Red Jacket Works, Millands, Neath, United Kingdom

Bibliografia

• [1] S. Rawal, JOM,. 53, (4), (2001), 14-17.
• [2] D. M. Jacobson, Advanced Materials & Processes, 157, (3), (2000), 36-39
• [3] C. Zweben, JOM, 50, (6), (1998), 47-51.
• [4] Brite-Euram Project No BE-5095-93, Finał project report, issued 31/8/1997.
• [5] International Patent, Number WO 97/03775, Published 6/2/1997, Osprey Metals Ltd.
• [6] United States Patent, Number US 6,312,535 Bl, Published 6/11/2001, Osprey Metals Ltd.
• [7] D. M. Jacobson and S. P. S Sangha. GEC Journal of Technology, 14, (1), (1997), 48-55.
• [8] P. S. Grant, Próg. Mat. Sci, 39, (1995), 497-545.
• [9] J. Gurland, Trans. Metali. Soc. AIME, 236, (1966), 642-646
• [10] S-I. Fujikawa, K-I. Hirano and Y. Fukushima, Met. Trans. A, 9A, (1978), 1811-1815.
• [11] M. Petrescu, Z. Metallkde, 61, (1970), 14-18.
• [12] R D Doherty, H-I Lee and E.A Feest, Mater. Sci. Eng., 65, (1984), 181-189.
• [13] E. Tzimas and A. Zavaliangos, Mat. Sci. Eng. A, A289, (2000), 217- 227.