In this study, we investigate the recycling of aluminum-based metal matrix composites(AMCs) embedded with SiC particulates. The microstructure of the AMCs is characterized by X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The possibility of recycling the composite scrap is attempted from the melted alloy and SiC particulates by re-melting, holding and solidification in crucibles. The recovery percentage of the matrix alloy is calculated after a number of holding times, 0, 5, 10, 15, 20, 25 and 30 minutes and for different particulate sizes and weight fractions in the Al matrix. The results show that the recovery percentage of the matrix alloy, as well as the time required for maximum recovery of the matrix, is dependent on the size and weight fraction of SiC particulates. In addition, the percentage recovery increases with particulate size but drops with the particulate fraction in the matrix. The time to reach maximum recovery falls rapidly with an increase in particulate size and fraction.
The dissolution behavior of secondary solidification phases in squeeze cast Al-3.9wt%Cu-1.5wt%Si-1.0wt%Mg has been studied using a combination of optical microscope, image analyzer, scanning electron microscope(SEM), energy dispersive spectrometer(EDS), X-ray diffractometer(XRD) and differential thermal analyzer (DTA). Special emphasis was placed on the investigation of the effects of the nonequilibrium heat treatment on the dissolution of the second solidification phases. Ascast microstructure consisted of primary solidification product of ${\alpha}-Al$ and secondary solidification products of $Al_2Cu$, $Mg_2Si$ and $Al_2CuMg$. Equilibrium and non-equilibrium solution treatments were carried out at the temperatures of $495^{\circ}C$, $502^{\circ}C$ and $515^{\circ}C$ for 3 to 5 hours. The amount of the dissolved secondary phases increased with increasing solution treatment temperature, for example, area fractions of $Al_2Cu$, $Mg_2Si$ and $Al_2CuMg$ were approximately 0%, 1.6% and 4.2% after solution treatment at $495^{\circ}C$ for 5hours, and were approximately 0%, 0.36% and 2% after solution treatment at $515^{\circ}C$ for 5hours. The best combination of tensile properties was obtained when the as-cast alloy was solution treated at $515^{\circ}C$ for 3hours followed by aging at $180^{\circ}C$ for 10 hours. Detailed DTA and TEM study showed that the strengthening behavior during aging was due to enhanced precipitation of the platelet type fine ${\theta}'$ phase.
The relationships between evolution of microstructure and mechanical properties of porous Al-3Si-2Mg-2Cu alloy after the foaming and various heat treating were investigated. The foamed alloy having various densities were manufactured by powder compact foaming and heat treated. Then compression test was performed with deformation rate of 0.5/s. The ultimate compression strength was not changed after solution heat treatment but the flow curve after ultimate strength showed very smooth and uniform plateau region. This change of flow curve means that the deformation mechanism is altered from brittle fracture to ductile deformation and the energy absorption property of Al foam is dramatically improved. The improvement of energy absorption without any detriment of mechanical properties is due to that the very brittle precipitation like Al-Cu and Al-Mg was uniformly dissolved in Al matrix after solution heat treatment. And various mechanical properties of Al alloy porous material were improved by 40% with aging of $200^{\circ}C$ and 50min. These improvements are ascribe to the various fine precipitates like $\Omega$ and $\theta$'.
The effects of Cu on feeding and macro-porosity characteristics were investigated in hypo- (A356 and 319) and hypereutectic (391) aluminum-silicon alloys. T-section and Tatur tests showed that the feeding and macro-porosity characteristics were significantly different between the hypo- and hypereutectic alloys. The hole and the pipe in the T-section and the Tatur casting in hypereutectic alloy showed a rough and irregular shape due to the faceted growth of the primary silicon, while the results of the hypoeutectic alloys exhibited a rather smooth surface. However, the addition of Cu did not strongly affect the macro-feeding behavior. It is known that copper segregates and interferes the feeding process in the last stage of solidification, possibly leading to form more amount of micro shrinkage porosity by the addition of Cu. The macro porosity formation mechanism and feeding properties were discussed upon T-section and Tatur tests together with an alloying addition.
Improvement of the mechanical properties of a commercial aluminium casting alloy, A356, was achieved through an optimised combination of alloying elements, modification, and heat treatment. 0.7 wt.% Cu and an additional 0.2 wt.% Mg were added to an Al-7Si-0.35Mg alloy for strengthening at both room and elevated temperatures, whilst a subsequent decrease in the ductility was compensated for by the modification of eutectic Si by Sr addition at a level of up to 110 ppm. It was found that the dissolution of Cu-rich or Mg-rich phases could be maximised by solid-solutionising an alloy with 40 ppm Sr at $530^{\circ}C$, increasing the tensile and yield strengths to 350 MPa and 297 MPa, respectively, with a reasonably high strain of 5% after peak-aging at $210^{\circ}C$. Further addition of Sr up to 110 ppm is, however, more likely to interfere with the dissolution of the Cu-rich or Mg-rich phases during solid solution treatment, resulting in a slight decrease in both tensile and yield strengths at room temperature. Besides the Cu addition, such undissolved phases, on the other hand, may contribute to elevated temperature strength at $200^{\circ}C$.
Recently, the fuel oil of diesel engines of marine ships has been increasingly changed to heavy oil of low quality as the oil price is getting higher and higher. Therefore, the spiral gear attached at the motor of the oil purifier which plays an important role to purify the heavy oil is also easy to expose at severe environmental condition due to the purification of the heavy oil in higher temperature. Thus, the material of the spiral gear requires a better mechanical strength, wear and corrosion resistance. In this study, the heat treatment(tempering) with various holding time at temperature of $500^{\circ}C$ was carried out to the alloy of Cu-7Al-2.5Si as centrifugal casting, and the properties of both hardness and corrosion resistance with and without heat treatment were investigated with observation of the microstructure and with electrochemical methods, such as measurement of corrosion potential, cathodic and anodic polarization curves, cyclic voltammogram, and a.c. impedance. in natural seawater solution. The ${\alpha}$, ${\beta}^{\prime}$ and ${\gamma}_2$ phases were observed in the material in spite of no heat treatment due to quenching effect of a spin mold. However, their phases, that is, ${\beta}^{\prime}$ and ${\gamma}_2$ phases decreased gradually with increasing the holding time at a constant temperature of $500^{\circ}C$. The hardness more or less decreased with heat treatment, however its corrosion resistance was improved with the heat treatment. Furthermore, the longer holding time, the better corrosion resistance. In addition, when the holding time was 48hrs, its corrosion current density showed the lowest value. The pattern of corroded surface was nearly similar to that of the pitting corrosion, and this morphology was greatly observed in the case of no heat treatment. It is considered that ${\gamma}_2$ phase at the grain boundary was corroded preferentially as an anode. However, the pattern of general corrosion exhibited increasingly due to decreasing the ${\gamma}_2$ phase with heat treatment. Consequently, it is suggested that the corrosion resistance of Cu-7Al-2.5Si alloy can be improved with the heat treatment as a holding time for 48 hrs at $500^{\circ}C$.
In the view point of the environmental conservation and the energy reduction, the recycling of metal scrap is coming as one of the global subjects in the world. In this study, the movement of intermetallics with electromagnetic force in a melt of a scrap of Al-Si-Cu alloy (JIS ADC12), which was widely used in diecasting process, was investigated in order to eliminate the Fe element, which was usually accumulated in a scrap. In this study, we applied electromagnetic method to eliminate Fe element in ADC12 aluminum alloy scrap which contains 1.64wt.% Fe and the effects of electromagnetic force on the particle movement was visualized and confirmed by water modeling and experiment. As a result, the Fe intermetallic compounds are moved to the direction opposite to that of the electromagnetic force as the force applies, thus eliminated from the bulk metal. Therefore, the content of Fe in matrix decreased from 1.64wt.% to 0.45wt.%.
Heat-treatable Al-Mg-Si-Cu alloy sheets, which are expected to have a growing demand, were fabricated by Cross rolling to improve their formability. The mechanical properties and texture of the sheets after the final annealing process were investigated by a tensile test, EBSD and XRD analysis. The grain size of the cross-rolled sheets was remarkably decreased compared to conventional rolled sheets, and the R-value of the cross-rolled sheets was notably increased by about one and a half times that of the conventional rolled sheet. Cube{001}<100> and cubic system orientations were strongly developed in conventional rolled sheets. However, randomized textures were formed in the cross-rolled sheets without specific texture. It is thought that much shear deformation was induced during the cross rolling. The results show that the cross rolling method is effective for improving the R-value of aluminum alloys sheets and their grain refinement. As a result, it is considered that cross rolling is effective for improving formability.
After etching Al-Cu alloy films using SiCl4/Cl_2/He/CHF3 mixed gas plasma, the corrosion phenomenon at the grain boundary of the etched surface and a passivation layer on the etched surface with an SF6 plasma treatment subsequent to the etching were studied. In Al-Cu alloy system, corrosion occurs rapidly on the etched surface by residual chlorine atoms, and it occurs dominantly at the grain boundaries rather than the crystalline surfaces. To prevent corrosion, the SF6 gas plasma treatment subsequent to etching was carried out. The passivation layer is composed of fluorine-related compounds on the etched Al-Cu surface after the SF6 treatment, and it suppresses effectively corrosion on the surface as the SF6 treatment pressure increases. Corrosion could be suppressed successfully with the SF6 treatment at a total pressure of 300 mTorr. To investigate the reason why corrosion could be suppressed with the SF6 treatment, behaviors of chlorine and fluorine were studied by various analysis techniques. It was also found that the residual chlorine incorporated at the grain boundary of the etched surface accelerated corrosion and could not be removed after the SF6 plasma treatment.
This study was performed to investigate types and formation mechanism of cracks in two Al alloy welds, A5083 and A7NO1 spot-welded by pulse Nd: YAG laser, using SEM, EPMA and Micro-XRD. In the weld zone, three types of crack were observed: center line crack($C_{C}$), diagonal crack($C_{D}$), and U shape crack($C_{U}$). Also, HAZ crack($C_{H}$), was observed in the HAZ region, furthermore, mixing crack($C_{M}$), consisting of diagonal crack and HAZ crack was observed.White film was formed at the hot crack region in the fractured surface after it was immersed to 10%NaOH water. In the case of A5083 alloy, white films in C crack and $C_D crack region were composed of low melting phases, Fe₂Si$Al_8$ and eutectic phases, Mg₂Al₃ and Mg₂Si. Such films observed near HAZ crack were also consist of eutectic Mg₂Al₃. In the case of A7N01 alloy, eutectic phases of CuAl₂, $Mg_{32}$ (Al,Zn) ₃, MgZn₂, Al₂CuMg and Mg₂Si were observed in the whitely etched films near $C_{C}$ crack and $C_{D}$ crack regions. The formation of liquid films was due to the segregation of Mg, Si, Fe in the case of A5083 alloy and Zn, Mg, Cu, Si in the case of A7N01 aooly, respectively.The $C_{D}$ and $C_{C}$ cracks were regarded as a result of the occurrence of tensile strain during the welding process. The formation of $C_{M}$ crack is likely to be due to the presence of liquid film at the grain boundary near the fusion line in the base metal as well as in the weld fusion zone during solidification. The $C_{U}$ crack is considered a result of the collapsed keyhole through incomplete closure during rapid solidification. (Received October 7, 1999)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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