Thermomechanical behavior of Al-Mg-Si alloys was studied to investigate the effect of microstructural features such as pre-existing substructure and distribution of particles on the deformation characteristics. The controlled compression tests were carried out to get the information on how the alloy responds to temperature, strain amount and strain rate. Then hot forging of Al-Mg-Si alloys carried out and analyzed by the comparison with the compression tests. Microstructural features after forging were discussed in terms of the thermomechanical response of Al-Mg-Si alloys. As already well mentioned, we found that the deformation of Al-Mg-Si at the elevated temperature brought the recovered structure on most conditions. In a certain time, however, abnormally large grains were found as a result of deformation assisted grain growth, which means that hot forging of Al-Mg-Si alloys could lead to a undesirable microstructural variation and the consequent mechanical properties such as fatigue strength.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2003.10a
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pp.172-175
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2003
Thermomechanical behavior of Al-Mg-Si alloys have been studied to investigate the effect of microstructural features such as pre-existing substructure and distribution of particles on the deformation characteristics. The controlled compression tests have been carried out to get the basic information on how the alloy responds to temperature, strain amount and strain rate. Then hot forging of Al-Mg-Si alloys has been carried out and analyzed by the comparison with the compression tests. Microstructural features after forging have been discussed in terms of the thermomechanical response of Al-Mg-Si alloys. As already well mentioned, we have found that the deformation of Al-Mg-Si at the elevated temperature brought the recovered structure on most conditions. In a certain time, however, abnormally large grains have been found as a result of deformation assisted grain growth, which means that hot forging of Al-Mg-Si alloys could lead to a undesirable microstructural variation and the consequent mechanical properties such as fatigue strength.
The reactive wetting behaviors of molten Zn-Al-Mg alloys on MnO- and amorphous (a-) $SiO_2$-covered steel sheets were investigated by the sessile drop method, as a function of the Al and Mg contents in the alloys. The sessile drop tests were carried out at $460^{\circ}C$ and the variation in the contact angles (${\theta}_c$) of alloys containing 0.2-2.5 wt% Al and 0-3.0 wt% Mg was monitored for 20 s. For all the alloys, the MnO-covered steel substrate exhibited reactive wetting whereas the $a-SiO_2$-covered steel exhibited nonreactive, nonwetting (${\theta}_c>90^{\circ}$) behavior. The MnO layer was rapidly removed by Al and Mg contained in the alloys. The wetting of the MnO-covered steel sheet significantly improved upon increasing the Mg content but decreased upon increasing the Al content, indicating that the surface tension of the alloy droplet is the main factor controlling its wettability. Although the reactions of Al and Mg in molten alloys with the $a-SiO_2$ layer were found to be sluggish, the wettability of Zn-Al-Mg alloys on the $a-SiO_2$ layer improved upon increasing the Al and Mg contents. These results suggest that the wetting of advanced high-strength steel sheets, the surface oxide layer of which consists of a mixture of MnO and $SiO_2$, with Zn-Al-Mg alloys could be most effectively improved by increasing the Mg content of the alloys.
The cold rolling workability and mechanical properties of two new alloys, designed and cast Al-5.5Mg-2.9Si and Al-7Mg-0.9Zn alloys, were investigated in detail. The two alloy sheets of 4 mm thickness, 30 mm width and 100 mm length were reduced to a thickness of 1 mm by multi-pass rolling at ambient temperature. The rolling workability was better for the Al-7Mg-0.9Zn alloy than for the Al-5.5Mg-2.9Si alloy; in case of the former alloy, edge cracks began to occur at 50% rolling reduction, and their number and length increased with rolling reduction; however, in the latter alloy, the sheets did not have any cracks even at higher rolling reduction. The mechanical properties of tensile strength and elongation were also better in the Al-7Mg-0.9Zn alloy than in Al-5.5Mg-2.9Si alloy. Work hardening ability after cold rolling was also higher in the Al-7Mg-0.9Zn alloy than in the Al-5.5Mg-2.9Si alloy. At the same time, the texture development was very similar for both alloys; typical rolling texture developed in both alloys. These differences in the two alloys can primarily be explained by the existence of precipitates of $Mg_2Si$. It is concluded that the Al-7Mg-0.9Zn alloy is better than the Al-5.5Mg-2.9Si alloy in terms of mechanical properties.
Kim, Jeong-Min;Sung, Ki-Dug;Jun, Joong-Hwan;Kim, Ki-Tae;Jung, Woon-Jae
Journal of Korea Foundry Society
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v.24
no.6
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pp.340-346
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2004
The plan for obtaining a good combination of strength and castability appeared feasible and the following observations were made. 1. In Al-12Mg-6.6Zn-xSi alloys, more primary $Mg_2Si$ phase formed with reduced $Al_3Mg_2$ phase, as Si content is necessary for an effective solution heat treatment because the solidus temperature is very low silicon contents. 2. A high tensile strength could be obtained in the heat-treated Al-12Mg-5.5Zn-5Si alloy attributed in the heat-treated Al-12Mg-5.5Zn-5Si alloy attributes to fine $MgZn_2$ particles that precipitated uniformly in the matrix. 3. Al-12Mg-5.5Zn-Si alloys showed excellent casting capabilities such as hot cracking resistance and fluidity compared to the reference commercial alloys. 4. The wear resistance of Al-12Mg-5.5Zn-5Si alloy was superior to that of A7075 alloy, and even higher resistance is expected if the morphology and size of primary $Mg_2Si$ phase is carefully controlled.
Al alloys have been used widely for commercial and military ships in most ocean countries since mid-1950s, and the value as light metal with high mechanical strength has been proven. As the safety and fuel efficiency of Al ships have improved, she can carry more freight, sail faster and travel longer distances. Furthermore, in the shipbuilding industry, Al alloys are applied as structural materials for ships to various areas including the deck of luxurious cruises, battleships and leisure ships. In addition, Al alloys are being spotlighted as environmental-friendly material as they can be recycled even after end of lifespan. However, Al alloys for ships must be carefully selected after considering corrosion resistance, endurance, strength, and weldability in sea water environment. Al alloys to satisfy these conditions are used widely include 5000 series Al-Mg alloy and 6000 series Al-Mg-Si alloy. Thus, this study selected and evaluated the cavitation characteristics of the 5000 series Al alloys that are used in hulls that directly contact seawater and the 6000 Al alloys that are used in the upper structures of ships. Results of cavitation test with time, weightloss and cavitation rate of 5456-H116 showed the smallest damage among 5052-O, 5456-H116 and 6061-T6.
The electrochemical characteristics of Al-Si casting alloys (Al-10%Si, Al-9%Si, Al-7%Si) in 3.5% NaCl solution at room temperature was studied using potentiodynamic techniques. The electrochemical values of corrosion potential($E_c$), corrosion current density($I_c$) and corrosion rate(mpy) were examined. The Al-Si alloys had several compounds such as $Mg_2Si$, ${\pi}$-$Al_8Si_6Mg_2Fe$ and $Al_2CuMg$ which could affect corrosion resistance significantly. The potentiodynamic polarization curve exhibited typical active behavior in anodic polarization curve. The major corrosion mechansim for the Al-Si alloys were pitting and grain boundary corrosion. As increasing Si and Cu contents, their corrosion resistance was decreased.
Junho Lee;Seonghyun Park;Sang-Hwa Lee;Seung Bae Son;Seok-Jae Lee;Jae-Gil Jung
Journal of Powder Materials
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v.30
no.6
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pp.470-477
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2023
The effects of annealing on the microstructure and mechanical properties of Al-Zn-Mg-Cu-Si alloys fabricated by high-energy ball milling (HEBM) and spark plasma sintering (SPS) were investigated. The HEBM-free sintered alloy primarily contained Mg2Si, Q-AlCuMgSi, and Si phases. Meanwhile, the HEBM-sintered alloy contains Mg-free Si and θ-Al2Cu phases due to the formation of MgO, which causes Mg depletion in the Al matrix. Annealing without and with HEBM at 500℃ causes partial dissolution and coarsening of the Q-AlCuMgSi and Mg2Si phases in the alloy and dissolution of the θ-Al2Cu phase in the alloy, respectively. In both alloys, a thermally stable α-AlFeSi phase was formed after long-term heat treatment. The grain size of the sintered alloys with and without HEBM increased from 0.5 to 1.0 ㎛ and from 2.9 to 6.3 ㎛, respectively. The hardness of the sintered alloy increases after annealing for 1 h but decreases significantly after 24 h of annealing. Extending the annealing time to 168 h improved the hardness of the alloy without HEBM but had little effect on the alloy with HEBM. The relationship between the microstructural factors and the hardness of the sintered and annealed alloys is discussed.
Aluminum alloys are extensively employed in several industries, such as automobile, aerospace, and architecture, owing to their high specific strength and electrical and thermal conductivities. However, to meet the rising industrial demands, aluminum alloys must be designed with both excellent mechanical and thermal properties. Computer-aided alloy design is emerging as a technique for developing novel alloys to overcome these trade-off properties. Thus, the development of a new experimental method for designing alloys with high-throughput confirmation is gaining focus. A new approach that rapidly manufactures aluminum alloys with different compositions is required in the alloy design process. This study proposes a combined approach to rapidly investigate the relationship between the microstructure and properties of aluminum alloys using a direct energy deposition system with a dual-nozzle metal 3D printing process. Two types of aluminum alloy powders (Al-4.99Si-1.05Cu-0.47Mg and Al-7Mg) are employed for the 3D printing-based combined method. Nine types of Al-Si-Cu-Mg alloys are manufactured using the combined method, and the relationship between their microstructures and properties is examined.
Sung-Bean Chung;Min-Su Kim;Dae-Up Kim;Sung-Kil Hong
Journal of Korea Foundry Society
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v.42
no.6
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pp.337-346
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2022
In order to optimize the solution treatment conditions of Al-7Si-(0.3~0.5)Mg-(0~0.5)Cu alloys, a series of heat treatment experiments were conducted under various solution treatment times up to 7 hours at 545℃, followed by a microstructural analysis using optical microscopy, FE-SEM, and Brinell hardness measurements. Rapid coarsening of eutectic Si particles was observed in the alloys during the first 3 hours of solution treatment but the size of those Si particles did not change at longer solution treatment conditions. Meanwhile, the degree of spheroidisation of eutectic Si particles increased until the solution treatment time was increased up to 7 hours. Q-Al5Cu2Mg8Si6 andθ-Al2Cu were observed in as-cast Cu-containing Al alloys but the intermetallic compounds were dissolved completely after 3 hours of solution treatment at 545℃. Depending on the initial Mg composition of the Al alloys, π-Al8FeMg3Si either disappeared in the alloy with 0.3wt% of Mg content after 5 hours of solution treatment or remained in the alloy with 0.5wt% of Mg content after 7 hours of solution treatment time. Mg and Cu content in the primary-α phase of the Al alloys increased until the solution treatment time reached 5 hours, which was in accordance with the dissolution behavior of Mg or Cu-containing intermetallic compounds with respect to the solution treatment time. From the results of microstructural changes in the Al-7Si-Mg-Cu alloys during solution treatment, it was concluded that at least 5 hours of solution treatment at 545℃ is required to maximize the age hardening effect of the present Al alloys. The same optimal solution treatment conditions could also be derived from Brinell hardness values of the present Al-7Si-Mg-Cu alloys measured at different solution treatment conditions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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