Effects of alloying elements on the surface characteristics of Fe-38Al intermetallic compounds were investigated using potentiostat. The specimens were casted by the vacuum arc melting. The subsequent homogenization and the stabilization led to the homogeneous DO$_3$ structure of the specimen. After the corrosion tests, the surface of the tested specimen was observed by the optical microscopy and scanning electron microscopy(SEM). For Fe-38 at.% Al intermetallic compound, the addition of Cr and Mo proved to be beneficial in decreasing the grain boundary attack by decreasing the active current density. Addition of Band Nb resulted in a higher active current density and also a higher passive current density. These results indicated the role of Cr and Mo in improving the pitting corrosion resistance of Fe-38 at.%Al intermetallic compound. Band Nb addition to Fe-38 at.%Al accelerated the granular corrosion. Fe-38 at.%Al containing Cr and Mo showed remarkably improved pitting corrosion resistance in comparison with Band Nb addition to Fe-38 at. %Al.
Mechanical and thermal properties of spray-cast hypereutectic Al-20wt.%Si-xwt.%Fe alloys (x=0, 1, 3, 5) were investigated. After the spray-casting, hot extrusion was performed at $400^{\circ}C$. Intermetallic compound (${\beta}-Al_5FeSi$) and primary Si are observed in the spray-cast aluminum alloys. The size of primary Si and intermetallic compound of the spray-aluminum alloys became finer and more uniformly distributed than that of the permanent mold cast ones. Ultimate tensile strength of the spray-cast aluminum alloys increased by increasing Fe contents, but that of the permanent mold cast aluminum alloys decreased by increasing Fe contents possibly due to increased amount of coarse intermatallic compound. The coefficient of thermal expansion (CTEs) of the aluminum alloys became lower with finer primary Si and intermetallic compound, and this is attributed to the increased amount of interfacial area between the aluminum matrix and the phases of finer Si and intermetallic compound.
The plastic deformation behaviors for powder extrusion of rapidly soildified Al-Si-Fe alloys at high temperature were investigated. During extrusion of Al-Si-Fe alloys, primary Si and intermetallic compound in matrix are broken finely. Additionally, during extrusion metastable $\delta$ phase($Al_4SiFe_2$) intermetallic compound disappears and the equilibrium $\beta$ phase($Al_5FeSi_2$) is formed. In gereral, it was diffcult to establish optimum process variables for extrusion condition through experimentation, because this was costly and time-consuming. In this paper, in order to overcome these problems, we compared the experimental results to the finite element analysis for extrusion behaviors of rapidly solidified Al-Si-Fe alloys. This ingormation is expected to assist in improving rapidly solidified Al-Si alloys extrusion operations.
It is well known that iron is one of the most common impurity elements found in aluminum and its alloys. Iron in the aluminum forms an intermetallic compounds such as $FeAl_3$. The $FeAl_3$ particles on the aluminum surface are one of the most detrimental phases to the corrosion process and anodizing procedure for aluminum and its alloys. Trial and error surface treatment will be carried out to find the preferential and effective removal of $FeAl_3$ particles on the surfaces without dissolution of aluminum matrix around the particles. One of the preferable surface treatments for the aim of getting $FeAl_3$ free surface was an electrochemical treatment such as cathodic current density of $-2kAm^{-2}$ in a 20-30 mass% $HNO_3$ solution for the period of 300s. The corrosion characteristics of aluminum surface with $FeAl_3$ free particles are examined in a $0.1kmol/m^3$ NaCl solution. It is found that aluminum with free $FeAl_3$ particles shows higher corrosion resistance than aluminum with $FeAl_3$ particles.
Hot dip aluminizing (HDA) is widely used in industry for improving corrosion resistance of material. The formation of intermetallic compound layers during the contact between dissimilar materials at high temperature is common phenomenon. Generally, intermetallic compound layers of $Fe_2Al_5$ and $FeAl_3$ are formed at the Al alloy and Fe substrate interface. In case of cast iron, high contact angle of graphite existed in the matrix inhibits the formation of intermetallic compound layer, which carry with it the disadvantage of a reduced reaction area and mechanical properties. In present work, the process for the removal of graphite existed on the surface of specimen has been investigated. And also HDA was proceeded at $800^{\circ}C$ for 3 minutes in aluminum alloy melt. The efficiency of graphite removal was increased with the reduction of particle size in sanding process. Graphite appears to be present both in the region of melting followed by re-solidification and in the intermetallic compound layer, which could be attributed to the fact that the surface of cast iron is melted down by the formation of low melting point phase with the diffusion of Al and Si to the cast iron. Intermetallic compound layer consisted of $Fe(Al,Si)_3$ and $Fe_2Al_5Si$, the layer formed at cast iron side contained lower amount of Si.
Effect of Fe and Mn contents on the tensile properties of Al-4 wt%Mg-0.9 wt%Si alloy system has been studied. Common phases of Al-4 wt%Mg-0.9 wt%Si alloy system were ${\alpha}$-Al, $Mg_2Si$, ${\alpha}-Al_{12}(Fe,Mn)_3Si$ and ${\beta}-Al_5FeSi$. As Fe content of Al-4 wt%Mg-0.9 wt%Si alloy system increased from 0.15 wt% to above 0.3 wt%, ${\beta}-Al_5FeSi$ compound appeared. When Mn content of the alloy increased from 0.3 wt% to 0.5 wt%, morphology of plate shaped ${\beta}-Al_5FeSi$ compound changed to chinese script ${\alpha}-Al_{12}(Fe,Mn)_3Si$. As Fe content of Al-4 wt%Mg-0.9 wt%Si-0.3 wt%Mn alloy increased from 0.15 wt% to 0.4 wt%, tensile strength of the as-cast alloy decreased from 191 MPa to 183 MPa and, elongation of the alloy also decreased from 8.0% to 6.2%. Decrease of these properties can be explained as the formation of plate shape, ${\beta}-Al_5FeSi$ phase with low Mn/Fe ratio of the alloy. However, when Mn content of Al-4 wt%Mg-0.9 wt%Si-0.3 wt%Fe alloy increased from 0.3 wt% to 0.5 wt%, tensile strength of as-cast alloy increased from 181 MPa to 194 MPa and, elongation of the alloy increased from 6.8% to 7.0%. These improvements attribute to the morphology change from ${\beta}-Al_5FeSi$ phase to chinese script, ${\alpha}-Al_{15}(Fe,Mn)_3Si_2$ phase shape-modified from with high Mn/Fe ratio of the alloy.
The Rates of formation and heats of activation for the intermatallic Compound Layers between Cold rolled sheet and molten aluminium &ath (adding small amounts of silicon) has been determined by Continous aluminizing method in the temperature range of 680$^{\circ}$ to 760$^{\circ}C$ and with immerssion time. The structure of the intermetallic Compound Layers was the shape of "Tongues" in pure Al-Bath and Al-Bath Containing 1% Si, But in Al-5% Si Bath was "Band" the Composition of the intermetallic Compound Layers were checked by microhardness measurements and X-Ray probe micro analyzer. FeAl intermetallic Compound layer was found to be uniform in pure Al-Bath and Al-5% Si Bath, But Fe Al intermetallic Compound Layer was shown in Al-1% Si Bath. The growth Rates of the intermetallic Compound Layers was most rapidly increased at Temperatures from 720$^{\circ}$ to 760$^{\circ}C$, at the immorsion time above 60 Second in pure Al-Bath, But in Al-1% Si Bath was solwly increased for the same conditions, and then in Al-5% Si Bath was hardly effected by these experimental condition. Heasts of activation of 29, 46 Kcal per mole which calculuted from Layer growth experiments were found in pure Al-Bath, Al-1% Si Bath respectively.
알루미늄 합금과 주철의 복합주조 공정 중에는 주철로부터 철 성분이 용해되어 알루미늄 용탕에 혼입될 수 있으므로 다양한 Fe함유 금속간 화합물이 형성되며, 이로 인해 알루미늄 합금의 인장 특성이 크게 저하 될 수 있다. 반면 불순물로 첨가되는 Fe와 는 달리 Cu의 경우 알루미늄 합금의 기계적 물성을 향상시키기 위해 첨가되는 합금원소이다. 본 연구에서는 Fe와 Cu의 첨가로 인한 알루미늄 합금의 미세조직 및 인장특성의 변화를 조사하였다. 첨가된 Fe 함량이 1% 이상일 경우 조대한 Al5FeSi 상과 같은 Fe 함유 화합물들이 다량 형성되어 인장 특성이 현저히 감소하는 것으로 나타났다. Cu가 첨가 된 알루미늄 합금의 경우 Al2Cu 상이 추가로 형성되었으며, 인장 강도가 뚜렷하게 향상되는 결과를 보였다.
Effect of Fe and Mn contents on the castability of Al-9wt%Si-xMg-yFe-zMn alloy has been studied. The alloy was composed of ${\alpha}$-Al phase, Al+eutectic Si phase, ${\beta}$-Al5FeSi compound and chinese script ${\alpha}$-$Al_{15}(Mn,Fe)_3Si_2$ compound. ${\beta}$-$Al_5FeSi$ and ${\alpha}$-$Al_{15}(Mn,Fe)_3Si_2$ compounds assumed to effect the fluidity and shrinkage behaviors of the alloy during solidification due to the crystallization of ${\alpha}$-$Al_{15}(Fe,Mn)_3Si_2$ and ${\beta}$-$Al_5FeSi$ compounds above eutectic temperature. As Fe and Mn contents of Al-9wt%Si-0.3wt%Mg system alloy increased from 0.15wt% to 0.6wt% and from 0.3wt% to 0.7wt%, fluidity of the alloy decreased by 5.7% and 3.3%, respectively. And as Mg content of Al-9wt%Si-0.45wt%Fe-0.5wt%Mn system alloy increased from 0.3wt% to 0.4wt%, fluidity of the alloy decreased by 8.6%. When Fe content of the alloy increased from 0.15wt% to 0.6wt%, macro shrinkage ratio decreased from 6.1% to 4.1%, and micro shrinkage ratio increased from 0.04% to 0.24%. Similarly, Mn content of the alloy increased from 0.3wt% to 0.7wt%, macro shrinkage ratio decreased from 6.0% to 4.5% and micro shrinkage ratio increased from 0.12% to 0.18%. Judging from the castability of the alloy, Al-9wt%Si-0.3wt%Mg alloy with low content of Fe and Mn, 0.1wt% Fe and 0.3wt% Mn, is recommendable.
Fusion bonding of cast iron and Al alloy is an effective way to improve the properties such as low inertia, high efficiency and corrosion resistance in machinery parts. In case of fusion bonding, intermetallic compound layers are formed at the interface between cast iron and Al alloy interface. It is important to control the intermetallic compound layers for improving bonding strength. The formation behavior of intermetallic compound layer by heat treatment has been investigated. Heat treatment was performed at temperature from $600^{\circ}C$ to $800^{\circ}C$ with $100^{\circ}C$ interval for an hour to investigate the phase transformation during heat treatment. Heat treated specimens were analyzed by using FE-SEM, EPMA and EDS. The EPMA/WDS results revealed that various phases were formed at the interface, which exhibited 4 distinct intermetallic compound layers such as ${\tau}_6-Al_{4.5}FeSi$, ${\tau}_2-Al_3FeSi$, ${\tau}_{11}-Al_5Fe_2Si $and ${\eta}-Al_5Fe_2$. Also, fine precipitation of ${\tau}_1-Al_2Fe_3Si_3$ phase was formed between ${\tau}_{11}$ and ${\eta}$ layer. The phase fraction in intermetallic compound layer was changed by heat treatment temperature. At $600^{\circ}C$, intermetallic compound layer of ${\tau}_6$ phase was mainly formed with increasing heat treatment time. With increasing heat treatment temperature to $800^{\circ}C$, however, ${\tau}_2$ phase was mainly distributed in intermetallic compound layer. ${\tau}_1$ phase was remarkably decreased with increasing heat treatment time and temperature.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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