Effect of additional alloying and heat treatment on phase composition and morphology in Al-Mg-Si-type casting alloy
Date
Presentation Date
Editor
Other contributors
Other title
Wpływ dodatków stopowych i obróbki cieplnej na skład fazowy i morfologię stopu odlewniczego typu Al-Mg-Si
Resource type
Version
Pagination/Pages:
Research Project
Description
Abstract
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) + (Mg?Si) eutectic, third - the primary Mg?Si crystals and fourth - the a-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 a-Al(Mn, Fe)Si dispersoids, nucleating on the surfaces of Mg?Si lamellas. In the Sc containing alloys, the formation of Al?Sc 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 b''-phase. In Li-alloyed specimens, plates of b Mg?Si phase were observed together with small cubic-shaped d' Al?Li precipitates.
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) + (Mg?Si) eutektyczna, trzecia - pierwotne kryształy $Mg_{2}Si$ i czwarta - a-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 Mg?Si, rozkład wydzieleń i tworzenie dyspersoidów oraz zarodkowanie na powierzchniach płytek Mg?Si. W stopie zawierającym Sc fazę Al?Sc 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 b''. W próbkach ze stopu z litem obserwowano płytki fazy b- Mg?Si wraz z małymi sześciennymi wydzieleniami d'-Al?Li.