Kim, Sang-Hoon;Moon, Byoung-Gi;You, Bong-Sun;Park, Sung-Hyuk
Journal of Korea Foundry Society
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v.37
no.6
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pp.207-216
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2017
This study investigated the effects of the addition of Zn, Ca, and SiC on the microstructure and mechanical properties of Mg-Al alloys. The tensile properties of homogenized Mg-xAl (x = 6, 7, 8, and 9 wt.%) alloys increased with increasing Zn content by the solid-solution strengthening effect. However, when the added Zn content exceeded the solubility limit, the strength and ductility of the alloys decreased greatly owing to premature fracture caused by undissolved coarse particles or local melting. Among the Mg-xAl-yZn alloys tested in this study, the AZ74 alloy showed the best tensile properties. However, from the viewpoints of the thermal stability, castability, and tensile properties, the AZ92 alloy was deemed to be the most suitable cast alloy. Moreover, the addition of a small amount (0.17 wt.%) of SiC reduced the average grain size of the AZ91 alloy significantly, from $430{\mu}m$ to $73{\mu}m$. As a result, both the strength and the elongation of the AZ91 alloy increased considerably by the grain-boundary hardening effect and the suppression of twinning behavior, respectively. On the other hand, the addition of Ca (0.5-1.5 wt.%) and a combined addition of Ca (0.5-1.5 wt.%) and SiC (0.17 wt.%) increased the average grain size of the AZ91 alloy, which resulted in a decrease in its tensile properties. The SiC-added AZ92 alloy exhibited excellent tensile properties (YS 125 MPa, UTS 282 MPa, and EL 12.3%), which were much higher than those of commercial AZ91 alloy (YS 93 MPa, UTS 192 MPa, and EL 7.0%). The fluidity of the SiC-added AZ92 alloy was slightly lower than that of the AZ91 alloy because of the expansion of the solid-liquid coexistence region in the former. However, the SiC-added AZ92 alloy showed better hot-tearing resistance than the AZ91 alloy owing to its refined grain structure.
The microstructural characteristics and low temperature tensile properties between $25^{\circ}C$ and $-196^{\circ}C$ for as-welded and age hardened specimen by using Al 5083-H321 for base metal, 5083-5356 and 5083-4043 weldments have been investigated. The hardness of 5083-5356 weldment decreases with aging treatment, whereas the weld region of 5083-4043 weldment shows remarkable increase in hardness after aging due to the precipitation of fine Si particle at the grain boundaries and interiors. Low temperature tensile properties of 5083 AI base metal, 5083-5356 and 5083-4043 weldments appear to be the increment of tensile strengths and elongations at the room temperature and $-196^{\circ}C$, while the decrement of tensile properties around $-50^{\circ}C$ is shown. Through the observation of fine serration to fracture in the stress-strain curve and tensile fractography, the increment of localized deformation leading to promote the neck initiation and the increment of the dimple size cause to decrease in tensile strengths and elongations around $-50^{\circ}C$. For the tensile specimen of the 5083 base metal, 5083-5356 and 5083-4043 weldments, the reason to increase in elongation after solution and aging treatment is the diminishment of fine pit, the resolution of Mg into the matrix and the spheridization of the eutectic Si.
Kim, Sung Jin;Hwang, Eun Hye;Park, Il-Cho;Kim, Seong-Jong
Journal of Surface Science and Engineering
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v.51
no.6
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pp.421-429
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2018
In this study, various electrochemical experiments were carried out to compare the corrosion characteristics of AA5052-O, AA5083-H321 and AA6061-T6 in seawater. The electrochemical impedance and potentiostatic polarization measurements showed that the corrosion resistance is decreased in the order of AA5052-O, AA5083-H321 and AA6061-T6, with AA5052-O being the highest resistant. This is closely associated with the property of passive film formed on three tested Al alloys. Based on the slope of Mott-Schottky plots of an n-type semiconductor, the density of oxygen vacancies in the passive film formed on the alloys was determined. This revealed that the defect density is increased in the order of AA5052-O, AA5083-H321 and AA6061-T6. Considering these facts, it is implied that the addition of Mg, Si, and Cu to the Al alloys can degrade the passivity, which is characterized by a passive film structure containing more defect sites, contributing to the decrease in corrosion resistance in seawater.
Aluminum alloys are widely utilized in diverse industries, such as automobiles, aerospace, and architecture, owing to their high specific strength and resistance to oxidation. However, to meet the increasing demands of the industry, it is necessary to design new aluminum alloys with excellent properties. Thus, a new method is required to efficiently test additively manufactured aluminum alloys with various compositions within a short period during the alloy design process. In this study, a combinatory approach using a direct energy deposition system for metal 3D printing process with a dual feeder was employed. Two types of aluminum alloy powders, namely Al6061 and Al-12Cu, were utilized for the combinatory test conducted through 3D printing. Twelve types of Al-Si-Cu-Mg alloys were manufactured during this combinatory test, and the relationship between their microstructures and properties was investigated.
The optimal reheating conditions to apply the thixoforging and semi-solid die casting process were investigated by changing the reheating time, the holding time, the reheating temperatures, the capacity of the induction heating system, and the adiabatic material size. In the case of solid fraction fs=50% (for semi-solid die casting), the microstructure of SSM (specimen size:$d76{\times}l90$) at the condition of the first elevating time of 4 min, holding time of 1 min and holding temperature of $350^{\circ}C$, the second elevating time of 3 min, holding time of 3 min and holding temperature of $575^{\circ}C$, the third elevating time of 1 min, holding time of 2 min and holding temperature of $584^{\circ}C$, capacity of Q=8.398KW is obtained with globular microstructure and finest. In addition, in the case of solid fraction fs=55% (for thixoforging), the SSM (specimen size:$d76{\times}l90$) at the condition of the first elevating time of 4 min, holding time of 1 min and holding temperature of $350^{\circ}C$, the second elevating time of 3 min, holding time of 3 min and holding temperature of $570^{\circ}C$, the third elevating time of 1 min, holding time of 2 min and holding temperature of $576^{\circ}C$, capacity of Q=12.04KW is obtained with the finest globular microstructure. We saw that the most important factor in a three-step reheating process is the final holding time.
알루미늄 합금 Al 6082-T6는 최근에 개발되어 북유럽 등의 선진국에서는 그 뛰어난 해양 내식성과 우수한 강도로 인하여 해양구조물의 헬리데크(Helideck), 타워 갱웨이(Tower gangway), 알루미늄 피팅류(Aluminium fitting)등의 해양구조물과 플랫폼(Flatform), 알루미늄 래더(Aluminium ladder)등의 선박부품, 차량, 기계부품 분야에서 전 세계적으로 널리 사용되기 시작하였다. 그러나 전통적으로 용접금속의 기공은 결함으로 분류 되고, Rakesh Kumar 등의 논문에 따르면 용접 시 용접금속 내에 발생되어진 미세기공이 기계적 성질에 악영향을 미치는 것으로 보고되어졌다. 따라서 용접금속내의 발생하는 기공을 방지하는 용접공정의 개발이 반드시 필요하다. 본 연구의 목적은 Al 6082-T6 고속 MIG용접에서 기공방지를 위한 용접공정을 개발하는 것이다. Al 6082-T6의 7t 플레이트에 Al 5356의 와이어를 사용하여 아크길이 변경 및 용접속도를 60cpm과 120cpm으로 변경하여 실험하였고, 용접속도 120cpm의 고속 MIG용접에서 토치 진행각을 변경하여 실험을 진행하였다. 용접공정 파라메터 변경에 따른 기공율 측정은 이미지 분석 소프트웨어를 사용하여 정량적으로 분석하였다.
The aim of this study is to investigate the effect of impurity level and fabrication processes on the strength, impact and fracture toughness of 7075, 7050 and 7175 aluminum alloy forgings. A specially processed 7175S-T74 aluminum forgings was superior to a conventionally processed 7075-T73, 7050-T74 and 7175-T74 aluminum forgings in both strength and toughness. The reduction of impurity level of iron and silicon has significantly diminished the size and volume fraction of second phase particles such as $Al_7Cu_2Fe$ and $Mg_2Si$. A further reduction of the amount of second phase particles has been observed by applying a special fabrication process. This phenomena result from the application of intermediate soaking at higher temperature and more sufficiant hot working temperature than that of a conventional processing.
This study deals with the friction weldability of machine structural carbon steel (SM45C) to Al-Mg-Si aluminium alloy (A6063). The bonding strength of friction welded joints, from all mechanical test, exceeded that of A6063 base metal, under the condition of friction time 1.5 sec, upset pressure 80MPa. The friction welded joints under these conditions exhibited tensile strength of 262MPa, bending angle of 90$^{\circ}$ without crack at weld interface and shear strength of 113MPa. Consequently, the friction weldability of SM4C to A6063 was very excellent, and that was possible without special preparation of weld surfaces.
The utilization of aluminum scrap is a subject of great importance in terms of reducing energy consumption and environmental protection. However, aluminum scrap contains impurities, which can degrade the properties of aluminum alloy, especially corrosion resistance. This study examines the effect of scrap charge rate of aluminum alloys about microstructures and corrosion characteristics. According to the metallographic examinations, Mg2Si tended to become coarser and its uniformity was decreased by increasing aluminum scrap charge rate. The immersion test exhibited corrosion progressed through the eutectic areas due to micro-galvanic interactions. Electrochemical measurements revealed that excess aluminum scrap could reduce the intergranular corrosion resistance of aluminum alloys. Results showed that the scrap charge rate is important factor in the design of corrosion resistance of aluminum die casting alloys.
This study demonstrates formation behavior and morphological changes of PEO (Plasma Electrolytic Oxidation) films on AZ91 Mg alloy as a function of pre-treatment time in 1 M HF solution at 25 ± 1 ℃. The electrochemical behavior and morphological changes of AZ91 Mg alloy in the pre-treatment solution were also investigated with pre-treatment time. The PEO films were formed on the pre-treated AZ91 Mg alloy specimen by the application of anodic current 100 mA/cm2 of 300 Hz AC in 0.1 M NaOH + 0.4 M Na2SiO3 solution. Vigorous generation of hydrogen bubbles were observed upon immersion in the pre-treatment solution and its generation rate decreased with immersion time. It was also found that 𝛽-Mg17Al12 in AZ91 Mg alloy was dissolved and a protective thin film of MgF2 was formed on the AZ91 Mg alloy surface during the pre-treatment process in the 1 M HF solution. PEO film did not grow on the AZ91 Mg alloy specimen when the surface was not pre-treated and irregular PEO films with nodular defects were formed for the specimens pre-treated up to 1 min. Uniform PEO films were formed when the AZ91 Mg alloy specimen was pre-treated more than 3 min. The growth rate of PEO films on AZ91 Mg alloy increased significantly with increasing pre-treatment time.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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