Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Investigations of the Effect of Heat Treatment and Plastic Deformation Parameters on the Formability and Microstructure of AZ91 Alloy Castings

Majerski Krzysztof, Siemionek Ewa, Szucki Michał, Surdacki Piotr

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2024

|

Vol. 18, no 1

1--9

EN

The article discusses the influence of heat treatment and metal forming parameters on formability and the structure of the AZ91 cast magnesium alloy. The aim of the article is to determine the optimal parameters of homogenization and plastic deformation of sand castings made of the AZ91 alloy in order to improve their properties and structure. In this study, sand castings made from the AZ91 alloy were examined. In the first stage, the castings were homogenized at: 385°C, 400°C, 415°C and 430°C with argon as a shielding gas for 24 hours and then quenched. Subsequently the upsetting tests were conducted at 380 C; 400 C; 420 C; 440 C for two deformation values: ε=0.7 and ε=1.1. After upsetting, the samples were water- and air-cooled. At this stage, a visual assessment was made and samples without cracks were subjected supersaturation at 415 C for 6 h, and artificial aging at 175 C for 24 h. Vickers microhardness tests and microstructure assessment were carried out, at individual stages of testing. Based on the results obtained from the upsetting, structure and hardness tests, the most favorable homogenisation and plastic deformation conditions were determined for AZ91 alloy sand castings. The best results are achieved by homogenizing sand castings at 415 °C for 24 h. Among the tested parameters for conducting metal forming processing in the range of 380-440 °C and deformation values: ε=0.7 and ε=1.1, forging of sand-cast AZ91 magnesium alloy at 420 °C and deformation of ε=0.7 with water cooling seems to be the most favourable. The final heat treatment applied after the deformation process consists of supersaturation at 415 °C for 6 hours water quenching as artificial aging at 175 °C for 24. This combination of heat and plastic treatment parameters of castings allows for improvement of the structure and properties of sand castings made of the AZ91 alloy.

2

Microstructure of cast MgBi6X0.5 (X = Ca, Mn, Zn) alloys in peak-aged condition

Gryc Adam, Dybowski Bartłomiej, Jarosz Robert, Kiełbus Andrzej

Journal of Metallic Materials

|

2021

|

Vol. 73, no. 3

23--28

EN

Cast magnesium alloys are characterised by the lowest density among commercially used structural metals. They are applied mainly in the transportation industry and small, lightweight electronic devices. Due to the low operating temperature of the most widely used alloys from the Mg-Al system, alloys containing rare earth elements with the maximum working temperature reaching 300°C have been developed. However, these alloys are extremely expensive due to the low availability of RE elements. The Mg-Bi system is a promising candidate for the new magnesium-based alloys, as it reveals limited solubility of Bi in Mg enabling precipitation hardening and a high melting point of the Mg3Bi2 phase. The paper presents the results of the analysis of MgBi6 and MgBi6X0.5 (X = Ca, Mn, Zn) alloys’ microstructure in the peak-aged condition. The microstructure of the analysed alloys in the as-cast condition consists of α-Mg solid solution dendrites and Mg3Bi2+α-Mg eutectic compound. Solutionising conducted at 525°C for 8 h, followed by water quenching leads to the dissolution of the intermetallic phases in all of the investigated alloys apart of the MgBi6Ca0.5 alloy. In this case, fine intermetallic phases containing Mg, Bi, and Ca have been found after solutionising. The ageing of the alloys at 200°C results in peak hardness after 120-44 h. The heat treatment leads to the formation of fine strengthening phases within the α-Mg solid solution, characterised by a variety of morphologies -needle, platelet- or lathlike and cuboid. The needle- and platelet- or lathlike phases are found in two sizes -large, with length reaching hundreds of nanometres, and smaller, not exceeding 100 nm. Cuboid particles are found with sizes not higher than 100 nm. The addition of Mn and Zn increases precipitate volume fraction after the heat treatment. Additionally, in the case of the MgBi6Zn0.5 alloy, particles forming an angle of 120° were found, which indicates their presence at the prismatic planes of α-Mg HCP crystal lattice.

PL

Odlewnicze stopy magnezu charakteryzują się najniższą gęstością wśród wszystkich komercyjnie stosowanych stopów konstrukcyjnych. Znajdują zastosowanie głównie w przemyśle transportowym oraz małych, lekkich urządzeniach elektronicznych. Z uwagi na niską temperaturę eksploatacji najpowszechniej stosowanych stopów z układu Mg-Al, opracowano stopy, zawierające pierwiastki ziem rzadkich, znajdujące zastosowanie w temperaturach do 300°C. Jednak stopy z tej grupy są niezwykle drogie, z uwagi na ograniczoną dostępność pierwiastków ziem rzadkich. Obiecującą alternatywę stanowią stopy z układu Mg-Bi, który z uwagi na ograniczoną rozpuszczalność bizmutu w magnezie oraz wysoką temperaturę topnienia fazy Mg3Bi2 umożliwia ich umocnienie na drodze utwardzania wydzieleniowego. W artykule przedstawiono wyniki badań mikrostruktury stopów MgBi6 oraz MgBi6X (X = Ca, Mn, Zn) po starzeniu. Mikrostruktura badanych stopów w stanie lanym składa się z dendrytów roztworu stałego α-Mg oraz mieszaniny eutektycznej Mg3Bi2+α-Mg. Przesycanie, przeprowadzone w temperaturze 525°C przez 8 h z chłodzeniem w wodzie doprowadziło do rozpuszczenia faz międzymetalicznych we wszystkich badanych stopach, z wyjątkiem stopu MgBi6Ca0,5. W jego przypadku po przesycaniu zidentyfikowano w strukturze drobne fazy międzymetaliczne, zawierające Mg, Bi i Ca. Maksymalną twardość stopów po starzeniu w temperaturze 200°C osiągnięto po 120÷144 h. Zastosowana obróbka cieplna doprowadziła do utworzenia się wewnątrz ziaren roztworu stałego α-Mg drobnych faz umacniających o zróżnicowanej morfologii -od iglastej, przez płytkową, po prostopadłościenną. Zaobserwowano dwa typy wydzieleń iglastych i płytkowych -większe, o długości rzędu kilkuset nanometrów oraz mniejsze, nieprzekraczające 100 nm długości. Wydzielenia prostopadłościenne charakteryzowały się rozmiarami, nieprzekraczającymi 100 nm. Dodatek Mn oraz Zn spowodował wzrost udziału objętościowego wydzieleń po obróbce cieplnej. Dodatkowo, w przypadku stopu MgBi6Zn1,5, wydzielenia tworzyły kąt 120°C, co wskazuje na ich obecność na płaszczyznach pryzmatycznych komórki elementarnej α-Mg.

3

The Influence of Aluminum on the Microstructure and Hardness of Mg-5Si-7Sn Alloy

Rzychoń T., Dybowski B.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 1

425--432

EN

Magnesium alloys due the low density and good mechanical properties are mainly used in the automotive and aerospace industry. In recent years, magnesium alloys are extensively developed for use in high temperatures (above 120°C). Among these alloys, magnesium alloys containing tin and silicon have large possibilities of application due to the formation of thermally stable intermetallic Mg2Sn and Mg2Si. In this paper the influence of aluminum and heat treatment on the on the microstructure and hardness of Mg-7Sn-5Si alloy is reported. It was found that the microstructure of Mg-7Sn-5Si alloy consist of α-Mg solid solution, Mg2Sn and Mg2Si compounds. Addition of 2 wt% of Al to Mg-7Sn-5Si alloy causes the formation of Al2Sn phase. Moreover, Al dissolves in the α-Mg solid solution. The solution heat-treatment of tested alloys at 500°C for 24 h causes the dissolve the Mg2Sn phase in the α-Mg matrix and spheroidization of Mg2Si compound. The Mg2Si primary crystals are stable at solution temperature. After ageing treatment the precipitation process of equilibrium Mg2Sn phase was found in both alloys. The addition of aluminum has a positive effect on the hardness of Mg-7Sn-5Si alloy. In case of Mg-5Si-7Sn-2Al alloy the highest hardness was obtained for sample aged for 148 h at 250°C (88 HV2), while in case of Al-free alloy the highest hardness is 70 HV for material aged for 148 h at 250°C.

4

Analysis of Crystallisation Process of Cast Magnesium Alloys Based on Thermal Derivative Analysis

Król M., Tański T., Matula G., Snopiński P., Tomiczek A. E.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 4

2993--3000

EN

The paper presents the results of the crystallisation process of cast magnesium alloys based on the thermal-derivation analysis. The effects of aluminium content and cooling rate on the characteristic parameters of the evaluation of magnesium dendrites during solidification at different cooling rates were investigated by thermal-derivative analysis (TDA). Dendrite coherency point (DCP) is defined with a new approach based on the second derivative cooling curve. Solidification behaviour was evaluated via one thermocouple thermal analysis method. Microstructural evaluations were characterised by light microscope, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and energy dispersive X-ray spectroscopy. This research revealed that utilisation of d2T/dt2 versus the time curve methodology allows for analysis of the dendrite coherency point.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań opisu procesu krystalizacji odlewniczych stopów magnezu w oparciu o analizę termiczno-derywacyjną. Przedstawiono wpływ szybkości chłodzenia oraz stężenia aluminium na charakterystyczne temperatury podczas krystalizacji, jak również wyniki obliczeń udziału frakcji stałej w punkcie koherencji fazy α w oparciu o analizę krzywej d2T/dt2, bazując na pomiarze temperatury jedną termoparą. Przedstawiono i omówiono wyniki wpływu szybkości chłodzenia na charakterystyczne temperatury procesu krystalizacji odlewniczych stopów magnezu. Wpływu założonych szybkości chłodzenia na mikrostrukturę dokonano w oparciu o wyniki badań z wykorzystaniem mikroskopii świetlnej oraz mikroanalizy rentgenowskiej jakościowej i ilościowej z wykorzystaniem elektronowej mikroskopii skaningowej. Przedstawiono wyniki badań składu fazowego w oparciu o rentgenowską jakościową analizę fazową.

5

Microstructure and Creep Resistance of Mg-Al-Ca-Sr Alloys

Rzychoń T., Adamczyk-Cieślak B.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 1

329--334

EN

Microstructure and creep properties of cast Mg-Al-Ca-Sr alloys have been investigated. The microstructure was characterized using light microscopy, scanning and transmission electron microscopy. Phase identification was made by EBSD technique and by SAED analysis. The measurement of volume fraction of intermetallic phases was performed using quantitative metallography. Creep tests were performed at 180°C and at applied stress between 45 and 90 MPa. Microstructure of tested alloys composed of α-Mg grains and intermetallic compounds in the interdendritic regions. It was found that the addition of calcium and strontium improves creep resistance at 180°C.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań mikrostruktury i odporności na pełzanie odlewniczych stopów magnezu Mg-Al-Ca-Sr. Mikrostrukturę badano metodami mikroskopii świetlnej, skaningowej i elektronowej transmisyjnej. Identyfikacji faz dokonano metodami EBSD i dyfrakcji elektronów (TEM). Pomiar udziałów objętościowych faz dokonano za pomocą metalografii ilościowej. Badania odporności na pełzanie przeprowadzono w temperaturze 180°C przez 100 h. Mikrostruktura badanych stopów składa się z ziaren roztworu stałego α-Mg i faz międzymetalicznych w przestrzeniach międzydendrytycznych. Stwierdzono, że dodatek wapnia i strontu poprawia odporność na pełzanie w temperaturze 180°C.

6

Microstructure and quantitative analysis of cast ZRE1 magnesium alloy

Rzychoń T., Kiełbus A., Szala J.

Archives of Foundry Engineering

|

2007

|

Vol. 7, iss. 1

175-178

EN

A number of commercial magnesium casting alloys based on Mg-Zn binary alloy system contains some additions of rare earths metals and zirconium. The rare earth elements are added to improvement creep resistance, zirconium to improvement mechanical properties at room temperature due to strongly effect on grain size of magnesium alloys. Quantitative and qualitative characteristic of microstructure of Mg-3Zn-3RE (ZRE1) were analyzed. The optical and scanning electron microscopy were used to study the morphology of microstructural compounds in this alloy. The X-ray diffraction and X-ray energy dispersive spectroscopy analysis were used to determined phase composition of ZRE1 alloy. In the purpose quantitative description of microstructure automatic procedures using Met-Ilo image analysis program were developed. Prepared automatic procedures will be useful to future investigations the effect of long-standing heat treatment and influence parameters of sand casting on microstructure of this alloy. The results show that microstructure of ZRE1 alloy contains [alpha]-Mg matrix with discontinuous network intermetallic (Mg,Zn)_12RE compound at the grain boundaries. The intermetallic phase content in as-cast state was 10.8 % and grain size was 766 [mikro]m2.