Structure and properties of grain-refined Al-20wt% Zn sand cast alloy

• Autorzy: Krajewski W. K. , Buraś J. , Żurakowski M. , Greer A. I.

Warianty tytułu

PL

Struktura i właściwości zmodyfikowanego stopu Al-20wag.% Zn odlanego do formy piaskowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Recent foundry industry requires a development of cast alloys whose melting is both energy saving and environmentally friendly; these are two important priorities of the EC programme. The Al – based cast alloys with increased Zn content could response to these demands because of their good mechanical properties, especially the strength and damping ones, and also relatively low melting temperatures. However, the AlZn – based alloys require grain refining to improve their plastic properties. The presented work is devoted to structural characteristics of the grain - refined high - zinc aluminium alloy Al - 20 wt% Zn. The system studied was Al - 20 wt% Zn alloy (AlZn20), Zn - 4.6 wt% Ti master alloy (ZnTi4 MA), ZnAl - 4 wt% Ti (ZnAl -Ti4 MA) as well as the traditional refiners Al - 5 wt% Ti - 1 wt% B (AlTi5B1 MA) and Al - 3 wt% Ti - 0.15 wt% C (AlTi3C0.15 MA). SEM (scanning electron microscopy), LM (light microscopy) and TA (thermal analysis) investigations showed high effectiveness of the used master alloys as grain refiners of the inoculated with them AlZn20 alloy. The initial examinations of the damping properties were performed using an ultrasonic pulse - echo method. The obtained results showed, that attenuation coefficient of the grain refined AlZn20 alloy, naturally aged before casting during 1 year, decreases by about 10 - 30 % together with increased structural fineness. It was stated that the higher grain refinement of the examined AlZn20 sand cast alloy, the higher decrease of its attenuation coefficient.

PL

Współczesny przemysł wymaga rozwoju stopów odlewniczych, których przetapianie jest energooszczedne oraz przyjazne środowiskowo – są to dwa ważne priorytety programów Unii Europejskiej. Odlewnicze stopy na osnowie Al o podwyższonej zawartości Zn powinny odpowiadać powyższym wymaganiom, ponieważ cechują się one dobrymi właściwościami mechanicznymi, szczególnie wytrzymałościowymi i tłumiacymi, i równocześnie stosunkowo niska wartością temperatury przetapiania. Jednak stopy na osnowie AlZn wymagają zabiegu rozdrobnienia struktury w celu polepszenia ich właściwości plastycznych. Niniejsza praca jest poświęcona charakterystyce zmodyfikowanych, wysoko-cynkowych stopów Al. Badaniom poddano stop Al - 20 wag% Zn (AlZn20), zmodyfikowany przed odlaniem do formy piaskowej dodatkiem nowych zapraw modyfikujacych typu Zn - 4.6 wag. % Ti (ZnTi4 MA), ZnAl - 4 wag. % Ti (ZnAl -Ti4 MA) oraz zapraw tradycyjnych Al - 5 wag. % Ti - 1 wag. % B (AlTi5B1 MA) i Al - 3 wag. % Ti - 0.15 wag. % C (AlTi3C0.15 MA). Badania SEM (scanning electron microscopy), LM (light microscopy) i TA (thermal analysis) wykazały wysoka efektywność rozdrabniania ziaren stopu AlZn20 przez zastosowane zaprawy modyfikujące. Wstępne badania własciwości tłumiacych, wykonane przy pomocy ultradźwiękowej metody wykazały, iż współczynnik tłumienia zmodyfikowanego stopu AlZn20, naturalnie starzonego po odlaniu przez okres 1. roku, zmniejsza się o około 10 - 30 % wraz ze wzrostem stopnia rozdrobnienia struktury. Zmniejszenie to jest tym większe, im większy jest stopień rozdrobnienia ziaren badanego stopu AlZn20.

Słowa kluczowe

EN

Al-Zn alloy; sand casting; grain refinement; attenuation coefficient

PL

stopy Al-Zn; odlewanie w formach piaskowych; rozdrobnienie ziarna; współczynnik tłumienia

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 54, iss. 2
• Strony: 329--334
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Krajewski W. K.

autor

Buraś J.

autor

Żurakowski M.

autor

Greer A. I.

• AGH UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY, 23 REYMONTA STR., 30-059 KRAKÓW, POLAND

Bibliografia

• [1] AMS Handbook, AMS International, (2003).
• [2] A. E. Wol, Strojenije i swojstwa metalliczeskich sistem, Fizmatgiz, Moskwa, (1959).
• [3] S. Rzadkosz, Effect of Chemical Composition and Phase Transformation on the Damping and Mechanical characteristics of Alloys from Aluminium-Zinc System. Habilitation thesis (in Polish). University of Mining and Metallurgy, Krakow, (1995).
• [4] W. K. Krajewski, J. Buras, Recent Developments in Grain-Refinement of ZnAl-Based Alloys and Composites. Proceedings of the Scientific Conference “42nd Foundry Days” (on CD), Brno, (2005).
• [5] W. K. Krajewski, A. L. Greer, J. Zych, J. Buras, Effectiveness of Zn-Ti Based Refiner of Al and Zn Foundry Alloys, Proceedings of the 67th World Foundry Congress (on CD), Harrogate, UK, (2006).
• [6] W. K. Krajewski, A. L. Greer, EBSD Study of ZnAl25 Alloy Inoculated with ZnTi4 Master Alloy, Materials Science Forum 508, Solidification and Gravity IV, 281-286 (2006).
• [7] W. Krajewski, Investigation of the High-Aluminium Zinc Alloys Grain Refinement Process Due to Ti Addition, Archives of Metallurgy 44, 51-64 (1999).
• [8] W. K. Krajewski, A. L. Greer, T. E. Quested, W. Wolczynski, Identification of the Substrate of Heterogeneous Nucleation in Zn-Al Alloy Inoculated with ZnTi-Based Master Alloy, Solidification and Crystallization, chapter 16, pp. 137-147, Wiley-VCH, Weinheim, (2004).
• [9] W. K. Krajewski, A. L. Greer, J. Buras, J. Zych, Influence of Grain Refinement on Damping Properties of the Al-Zn Cast Alloys, European Congress Euromat 2007, Symposium C11 – Solidification Processes, Microstructures and Defects. Nuremberg, (2007).