Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Microstructure formation and grain refinement of Al-Mg-Si-Mn casting alloys

Boyko V., Czekaj E., Warmuzek M., Mykhalenkov K.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2018

|

Vol. 58, no. 4

251--260

EN

Together with development of casting technology for Al-Si-Mg alloys, new groups of casting materials are undergoes its implementation into foundry practice. Al-Mg-Si casting alloys possessed several advantages such as good strength in as-cast state combined with high ductility, good corrosion resistance and castability. In both Al-Si-Mg and Al-Mg-Si systems, the range of the eutectic crystallization occurs: L → αAl + βSi and L → αAl + Mg2Si, respectively. In the hypoeutectic alloys of both system as a primary phase – dendrites of the solid solution αAl solidify. The transition elements – Ti, Zr, Sc, which provides efficient grain refinement can dissolve in this solid solution αAl causing precipitation strengthening effect. In the article the present state of the researches on the development of Al-Mg-Si casting alloys is considered together with the results of the examinations on the effect of Ti addition on the microstructure of the AlMg5Si2Mn alloy. These researches results were discussed at the annual conference on the casting of non-ferrous metals “Science and Technology” (2018) and initially presented in an shortened form in the article [1].

PL

Wraz z rozwojem technologii odlewniczych stopów Al-Si-Mg, także kolejne grupy materiałów znajdują zastosowanie w odlewnictwie. Stopy odlewnicze Al-Mg-Si charakteryzują się korzystnymi właściwościami nie tylko technologicznymi, jak np. dobra lejność, ale także odpowiednio wysoką wytrzymałością i plastycznością w stanie lanym czy też odpornością na korozję. W układach równowagi Al-Si-Mg i Al-Mg-Si występują odpowiednio obszary krystalizacji eutektycznej L → αAl + βSi oraz L → αAl + Mg2Si. W stopach podeutektycznych metale przejściowe, takie jak: Ti, Zr, Sc, dodawane przede wszystkim w celu rozdrobnienia pierwotnej struktury ziarn dendrytycznych, mogą rozpuszczać się w pierwotnej fazie αAl i powodować jej umocnienie wydzieleniowe. W pracy został omówiony aktualny stan badań nad odlewniczymi stopami Al-Mg-Si. Przedstawiono wyniki badań własnych dotyczących wpływu dodatku Ti na mikrostrukturę stopu AlMg5Si2Mn, które były dyskutowane w ramach konferencji „Science and Technology” (2018) oraz wstępnie omówione w publikacji [1].

2

Effect of additional alloying and heat treatment on phase composition and morphology in Al-Mg-Si-type casting alloy

Boyko V., Czekaj E., Warmuzek M., Mykhalenkov K.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2017

|

Vol. 43, no. 3

219--239

EN

The structure of permanent mold and high pressure die castings of the AlMg5Si2Mn alloy after alloying with Li and Sc has been investigated by scanning and transmission electron microscopy, hardness and microhardness measurements, energy dispersive X-ray analysis. Three conditions, as cast, solution treated and aged, were investigated. It was shown that in as-cast state, the structure of an alloy having the nominal composition AlMg5Si2Mn consists of four phases: first – the Al based solid solution, second – the (Al) + (Mg2Si) eutectic, third – the primary Mg2Si crystals and fourth – the α-Al(Mn, Fe)Si phase. Similar phases were observed in the alloys containing Sc or Li. After two days of storing in an as-cast condition, the solid solution in all tested alloys decomposes and forms zebra-crossing shaped precipitates. TEM examinations revealed that these precipitates nucleate heterogeneously on dislocations. The solution treatment at 575.0°C results in spheroidization of the Mg2Si lamellas, dissolution of the precipitates and formation of α-Al(Mn, Fe)Si dispersoids, nucleating on the surfaces of Mg2Si lamellas. In the Sc containing alloys, the formation of Al3Sc was detected after 120 min soaking. Further heating resulted in the growth of these precipitates. Aging of the Al-Mg-Si alloys leads to an increase of hardness in all studied alloys. This effect is mainly related to precipitation strengthening, via solid solution decomposition and formation of β’’-phase. In Li-alloyed specimens, plates of β Mg2Si phase were observed together with small cubic-shaped δ’ Al3Li precipitates.

PL

Strukturę odlewów wykonywanych w formach stałych i odlewów wysokociśnieniowych ze stopu AlMg5Si2Mn po stopowaniu Li i Sc badano za pomocą skaningowej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej, a także wykonując pomiary twardości i mikrotwardości oraz prowadząc analizę rentgenowską z dyspersją energii. Badano trzy warianty: stan po odlaniu, odlew przesycony i starzony. Wykazano, że w stanie po odlaniu struktura stopu o nominalnym składzie AlMg5Si2Mn składa się z czterech faz: pierwsza – roztwór stały na bazie Al, druga – (Al) + (Mg2Si) eutektyczna, trzecia – pierwotne kryształy Mg2Si i czwarta – α-Al(Mn, Fe)Si. Podobne fazy zaobserwowano w stopach zawierających Sc lub Li. Po dwóch dniach przechowywania w stanie po odlaniu roztwór stały we wszystkich testowanych stopach rozkłada się i tworzy wydzielenia w kształcie przejściowym. Badania TEM ujawniły, że wytrącają one heterogenicznie jądro podczas dyslokacji. Obróbka roztworu przy 575,0°C powoduje sferoidyzację płytek Mg2Si, rozkład wydzieleń i tworzenie dyspersoidów oraz zarodkowanie na powierzchniach płytek Mg2Si. W stopie zawierającym Sc fazę Al3Sc wykryto po 120 min wygrzewania. Dalsze ogrzewanie spowodowało wzrost tych wydzieleń. Starzenie stopów Al-Mg-Si prowadzi do wzrostu twardości wszystkich badanych stopów. Efekt ten jest głównie związany z utwardzaniem wydzieleniowym na skutek rozkładu w stanie stałym i tworzenia fazy β’’. W próbkach ze stopu z litem obserwowano płytki fazy β-Mg2Si wraz z małymi sześciennymi wydzieleniami δ’-Al3Li.

3

Design of new casting alloys of Al-Mg-Si-Mn system with alloying additions, its structure, and mechanical properties

Boyko V., Czekaj E., Warmuzek M., Mykhalenkov K.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2017

|

Vol. 43, no. 3

141--152

EN

The strength of Al-Mg-Si-Mn casting alloy strongly depends on Mg content in solid solution and precipitation of strengthening phases. Alloys with the nominal composition AlMg5Si2Mn with addition of Li and Ti+Zr were studied by means of differential scanning calorimetry (DSC), transmission electron microscopy (TEM) and energy dispersive X-Ray analysis (EDX). DSC measurements show that the eutectic melting temperature was about 595°C and it is higher than that of commercial A356 casting alloy. The macro- and microhardness tests show that in as-cast state hardness were higher than for A356 and continuously growth during artificial aging. TEM investigations reveal that during artificial aging three different precipitation types are forms in the alloy matrix. Two of them belong to the different structures of Mg2Si precipitates. Appearance of the third one identified as δ’-Al3Li phase represent that Al-Mg-Si system can be successfully used for designing of Li-containing casting alloy which is not developed yet.

PL

Wytrzymałość stopu Al-Mg-Si-Mn w dużym stopniu zależy od zawartości Mg w roztworze stałym i wydzieleń faz wzmacniających. Stopy o nominalnym składzie AlMg5Si2Mn z dodatkiem Li i Ti + Zr badano za pomocą różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC), transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM) i dyspersyjnej analizy promieniowania rentgenowskiego (EDX). Pomiary DSC pokazują, że eutektyczna temperatura topnienia wynosiła około 595°C i była wyższa niż w przypadku komercyjnego stopu odlewniczego A356. Testy makro- i mikrotwardości pokazują, że w stanie po odlaniu twardość była wyższa niż w przypadku A356 i stale rosła podczas sztucznego starzenia. Badania TEM wykazały, że podczas sztucznego starzenia w osnowie stopu występują trzy różne rodzaje wydzieleń. Dwa z nich należą do wydzieleń Mg2Si o różnej strukturze. Pojawienie się trzeciej, zidentyfikowanej jako faza δ’-Al3Li, oznacza, że układ Al-Mg-Si może być z powodzeniem stosowany do projektowania stopu odlewniczego zawierającego Li, który jeszcze nie został opracowany.

4

Structure characterization and precipitation in two Al-Mg-Si-Mn casting alloys

Boyko V., Link T., Mykhalenkov K.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2014

|

Vol. 40, no. 3

111--124

EN

The as-cast structure of permanent mould (PM) (alloy I) and high-pressure die castings (HPDC) (alloy2) of the AlMg5Si2Mn alloy has been investigated by differential scanning calorimetry, micro-hardness measurements, transmission electron microscopy, and energy dispersive X-ray analysis. Inside the α-AI grains in both alloys, curved plate-like precipitates were detected in both alloys. Examination of these precipitates revealed a number of features, such as: (1) the composition of the precipitates is very close to the stochiometric Mg2Si compound; (2) precipitates are aligned along dislocations; (3) the precipitate density is much higher for high-pressure die castings where the α-AI matrix contains more dislocations than in permanent mould castings; (4) precipitates lie inside the α-AI grains where they are randomly distributed. Between the Mg2Si larnellas, precipitates were not observed. Microhardness tests show that the hardness of the alloy cast into a permanent mould is Iower than that of a high-pressure die casting. This observation reveals the origin of high strength in an AIMg5Si2Mn alloy subjected to HPDC.

PL

Przy wykorzystaniu różnicowej kalorymetrii skaningowej, pomiarów mikrotwardości, elektronowej mikroskopii transmisyjnej oraz mikroanalizy rentgenowskiej zbadano mikrostrukturę stopu AlMg5Si2Mn, odlewanego kokilowo (stop 1) oraz wysokociśnieniowo (stop 2), w stanie wytworzenia (po odlaniu). W obydwu stopach wewnątrz ziaren α-AI roztworu stałego obserwowano zakrzywione wydzielenia płytkowe. Badanie tych wydzieleń pozwoliło na określenie szeregu ich cech, takich jak: (1) stechiometryczne podobieństwo składu chemicznego ze związkiem Mg2Si; (2) ustawienie wydzieleń wzdłuż linii dyslokacji; (3) większa gęstość wydzieleń w przypadku odlewów wysokociśnieniowych, w których osnowa α-AI roztworu stałego zawiera więcej dyslokacji niż w przypadku odlewu kokilowego; (4) losowe rozmieszczenie wydzieleń w obrębie α-AI roztworu stałego. Pomiędzy płytkami Mg2Si wydzielenia nie występują. Pomiary mikrotwardości pokazały, że twardość stopu odlewanego do kokili jest mniejsza niż odlewanego pod wysokim ciśnieniem, wyjaśniając tym samym przyczynę wysokiej wytrzymałości stopu AIMg5Si2Mn odlewanego wysokociśnieniowo.