Mechanical properties of the spray-cast Al 6061 alloy with variation of Mg/Si addition were investigated. After spray-cast, hot extrusion was performed at $460^{\circ}C$ then followed ageing treatment to the T6 condition. SEM, EDX, and XRD were used to characterize a ${\beta}(Mg_{2}Si)$ precipitate. The amount of ${\beta}$ precipitate was calculated from the XRD measurements. Hardness, ultimate tensile strength and elongation were tested then compared with those of the Al 6061 alloys made by ingot metallurgy (I/M) and powder metallurgy (P/M). The ultimate tensile strength and elongation of the spray-cast Al 6061 alloy were 318MPa and 16.5%, respectively. These properties were improved in the 2.2 wt%Mg and 1.3wt%Si addition up to 349MPa of UTS and 12.5% of elongation, mainly due to increased amount of a fine supersaturated ${\beta}(Mg_{2}Si)$ precipitate.
Semisolid forming requires alloys with non-dendritic microstructure of the thixotropy. Recently, low pouring temperture method without stirring, i.e. liquidus casting has been found out new fabrication method of the semisolid metals. Effects of melt superheat and mold conditions on the globulization of primary Al of $AlSi_7Mg$ alloy were investigated in gravity casting process without stirring. The microstructures of primary Al as function of melt superheat and mold temperature show globular, rosette and dendritic shapes. The conditions for globular microstructure of primary Al were low melt superheat < 35 K and low mold temperature < 500 K. The thermal conditions for globular microstructure of primary Al were undercooled melt at early solidification stages and slow cooling < 0.6 K/s. It was found that the initial microstructure was maintained throughout the solidification and the globules of primary Al can be obtained by high nucleation of fine and spherical nuclei due to enhanced undercooling of melt.
본 논문의 주목적은 확률변수의 백분위수를 이용하여 Mg-Al-Zn합금에 적합한 확률론적 피로균열전파모델을 평가하여 제시하는 것이다. 균열성장의 변동성을 묘사하기 위하여 실험적 피로균열전파모델에 확률변수를 도입한 확률론적 피로균열전파모델을 제안하였다. 제안된 모델을 평가하기 위하여 시편두께조건을 변화시키면서 피로균열전파실험을 수행하여 균열성장의 통계데이터를 확보하였다. 각 모델의 파라미터는 최우추정법으로 추정하였으며, 균열성장에 따른 확률변수의 백분위수를 이용하여 모델적합성을 평가하였다. 일반적으로 Mg-Al-Zn합금에 적합한 모델은 '확률론적 Paris-Erdogan모델'과 '확률론적 Walker모델'이었으며, 두꺼운 시편의 경우엔 '확률론적 Forman모델'가 적합함을 규명하였다.
본 논문의 주목적은 확률변수의 내삽을 이용하여 Mg-Al-Zn합금에 적합한 확률론적 피로균열전파모델을 평가하여 제시하는 것이다. 모델을 평가하기 위하여 최대하중조건을 변화시키면서 피로균열전파실험을 수행하였으며, 실험을 통해 통계적 피로데이터를 확보하였다. 균열성장의 불확실성을 묘사하기 위하여 실험적 피로균열전파모델에 확률변수를 도입한 확률론적 피로균열전파모델을 제안하였으며, 각 모델의 파라미터는 최우추정법으로 추정하였다. 제안된 모델의 적합성을 평가하기 위하여 균열성장에 따른 확률변수의 내삽데이터를 이용하였으며, 평가한 결과 Mg-Al-Zn합금에 적합한 모델은 '확률론적 Paris-Erdogan모델'과 '확률론적 Walker모델'임을 규명하였다.
High temperature compression tests for newly developed Al-Zn-Mg alloy were carried out to investigate its hot deformation behavior and obtain deformation processing maps. In the compression tests, cylindrical specimens were deformed at high temperatures ($300-500^{\circ}C$) and strain rates of 0.001-1/s. Using the true stress-true strain curves obtained from the compression tests, processing maps were constructed by evaluating the power dissipation efficiency map and flow instability map. The processing map can be divided into three areas according to the microstructures of the deformed specimens: instability area with flow localization, instability area with mixed grains, and stable area with homogeneous grains resulting from continuous dynamic recrystallization (CDRX). The results suggest that the optimal processing conditions for the Al-Zn-Mg alloy are $450^{\circ}C$ and a strain rate of 0.001/s, having a stable area with homogeneous grains resulting from CDRX.
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.
Kim, Ye-Lim;Tezuka, Hiroyasu;Kobayashi, Equo;Sato, Tatsuo
Korean Journal of Materials Research
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v.22
no.3
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pp.111-117
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2012
The effect of Al addition on the precipitation behavior of a binary Mg-Zn alloy was investigated based on the changes in the morphology, distribution and element concentration of precipitates formed during aging treatment. The as-cast Mg-6.0 mass%Zn (Mg-6Zn) and Mg-6.0 mass%Zn-3.0 mass%Al (Al-added) were homogenized at 613 K for 48 h and at 673 K for 12 h; they were then solid solution treated at 673 K for 0.5 h and 1 h, respectively. The Mg-6Zn and Al-added alloys were aged at 403 K and 433 K. The peak hardness of the Al-added alloy was higher than that of the Mg-6Zn alloy at each aging temperature. Rod-like, plate-like, blocky, and lath-like precipitates were observed in the Al-added alloy aged at 433 K for 230.4 ks, although the rod-like and plate-like precipitates were observed in the TEM microstructure of the Mg-6Zn alloy aged at 433 K for 360 ks. Moreover, the precipitates in the Al-added alloy were refined and densely distributed compared with those in the Mg-6Zn alloy. The Cliff-Lorimer plots obtained by the EDS analysis of the rod-like ${\beta}_1^'$ and plate-like ${\beta}_2^'$ phases in the Al-added alloy peak aged at 433 K for 230.4 ks were examined. It was confirmed that the ${\beta}_2^'$ phases had higher concentration of solute Al atom than was present in the ${\beta}_1^'$ phases, indicating that the properties of precipitates can be changed by Al addition.
Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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2017.05a
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pp.139-139
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2017
최근 환경오염 문제로 인한 연비 규제 강화 속도가 빨라지고 있으며 이에 따른 연비 향상 기술이 크게 대두 되고 있다. 연비 향상 기술 중 경량화 방안소재로 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg) 등의 비철금속을 주로 사용하고 있으며, 이중 알루미늄은 다른 경량화 금속소재보다 우수한 경쟁력을 가지고 있다. 하지만 경제적인 측면에서 철 대비 비용적인 어려움을 가지고 있고 용접성이 떨어지기 때문에, 자동차 부품의 일부만 알루미늄 소재를 선택하여 사용하고 있는 실정이며 알루미늄의 높은 이온화 경향으로 인해 기존 자동차 철강 소재와 접촉 시 쉽게 부식되는 단점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 알루미늄의 금속원소를 첨가하는 연구가 지속적으로 개발 되고 있다. 알루미늄 합금에서 마그네슘의 첨가는 좋은 용접성과 내식성, 강도를 향상시킨다. 하지만 3%이상의 마그네슘 첨가는 입계에 ${\beta}(Al_xMg_y)$석출상이 석출되게 되며, 입계에 연속적으로 형성된 ${\beta}(Al_xMg_y)$석출상은 응력 부식 균열 (Stress corrsion cracking)과 입계 부식(Intergranular corrosion)을 야기하는 결과를 가져온다고 알려져 있다. 이 문제를 해결하기 위해 Al 5000계열 합금의 Zn의 첨가를 통해 ${\tau}(Al_xMg_yZn_z)$을 입계에 석출시켜서 입계에 ${\beta}(Al_xMg_y)$상의 석출을 방지함으로써 내식성을 향상시키거나 Al 5000계열 합금의 열처리를 통해 ${\beta}(Al_xMg_y)$석출상을 고용시킴으로써 응력부식균열의 발생을 억제하는 연구도 있다. 하지만 열처리 후 Polarization test를 이용한 내식성 연구는 잘 안 알려져 있다. 따라서 이번 연구에서는 Al5000계열의 주조한 합금을 DSC분석을 통하여 ${\beta}(Al_xMg_y)$석출상의 고용 온도가 약 $470^{\circ}C$라는 것을 확인한 후, 실온에서 $100^{\circ}C/hr$으로 가열하고 조건에 따라 $450^{\circ}C$에서 3시간, 6시간, 12시간, 24시간, 30시간 항온 유지시킨 후 공냉을 진행하였다. 열처리를 마친 시편은 에폭시를 이용하여 마운팅 하였으며, 시편표면을 2000#까지 연마 후 증류수로 세척한 다음 질소를 이용하여 건조 후 분극 시험을 진행하였다. 3.5wt% NaCl 용액에서 분극 곡선을 통해 부식거동을 확인한 결과 24시간까지 시간이 증가 할수록 내식성이 우수해지는 것을 확인하였으며, 추가적으로 조직사진, SEM & EDS 분석과 XRD, TEM 분석을 통해 내식성은 입계에 존재하는 Mg의 조성이 감소하게 되면 내식성이 향상되는 것을 관찰하였다.
The high strength AlZnMgCu0.5 alloy is a light metal with good age hardenability, and has a high tensile and yielding strength. Therefore, it can be used for structures requiring high speciple strength. Even though high strength AlZnMgCu alloy has good mechanical properties, it has a lot of problems in TIG and MIG welding processes. Since lots of high heat absorption is introduced into the weldment during TIG and MIG processes, the microstructural variation and hot cracks take place in heat affected zone. Therefore, the mechanical properties of high strength AlZnMgCu0.5 alloy can be degraded in weldment and heat affected zone. Welding process utilizing high density heat source such as electron beam should be developed to reduce pore and hot cracking, whichare usually accompanied by MIG and TIG welding processes. In this work, electron beam welding process were used with or without AlMg4.5Mn as filler material to avoid the degradation of mechanical properties. Mechanical and metallurgical characteristics were also studied in electron beam weldment and heat affected zone. Moreover hot cracking mechanism was also investigated.
The influence of rare earth lanthanum (La) on solidification cooling range, microstructure of aluminum-magnesium (Al-Mg) alloy and mechanical properties were investigated. Five kinds of Al-Mg alloys with rare earth content of La (i.e., 0, 0.5, 1.0, 1.5 and 2.0 wt.%) were prepared. Samples were either slowly cooled in furnace or water cooled. Results indicate that the addition of the rare earth (RE) La can significantly influence the solidification range, the resultant microstructure, and tensile strength. RE La can extend the alloy solidification range, increase the solidification time, and also greatly improve the flow performance. The addition of La takes a metamorphism effect on Al-Mg alloy, resulting in that the finer the grain is obtained, the rounder the morphology becomes. RE La can significantly increase the mechanical properties for its metamorphism and reinforcement. When the La content is about 1.5 wt.%, the tensile strength of Al-Mg alloy reaches its maximum value of 314 MPa.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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