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

Abstract

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, microhardness measurements, transmission electron microscopy, and energy dispersive X-ray analysis. Inside the ?-Al 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 ?-Al matrix contains more dislocations than in permanent mould castings, (4) precipitates lie inside the ?-Al 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 lower than that of a high-pressure die casting. This observation reveals the origin of high strength in an AlMg5Si2Mn alloy subjected to HPDC.

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 ?-Al 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 ?-Al roztworu stałego zawiera więcej dyslokacji niż w przypadku odlewu kokilowego, (4) losowe rozmieszczenie wydzieleń w obrębie ?-Al 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 AlMg5Si2Mn odlewanego wysokociśnieniowo.