Aluminum alloy(AC8A) matrix composites reinforced with SiC particles(10% in vol.) were fabricated by Centrifugal Spray Deposition(CSD) process. The microstructures were investigated in order to evaluate both the mixing mode between aluminum matrix and SiC particles, and the effect of SiC particles on the cooling behaviours of droplets during flight and preforms deposited. A non-continuum mathematical calculation was performed to explain and to quantify the evolution of microstructures in the droplets and preforms deposited. Conclusions obtained are as follows; 1. The powders produced by CSD process showed, in general, ligament type, and more than 60% of the powders produced were about 300 to 850 um in size. 2. AC8A droplets solidified during flight showed fine dendritic structure, but AC8A droplets mixed with SiC particles showed fine equiaxed grain structure, and eutectic silicon were formed to crystallize granularly between fine aluminum grains. 3. SiC particles seem to act as a nucleation sites for pro-eutectic silicon during solidification of AC8A alloy. 4. The microstructure of composite powders formed by CSD process showed particle embedded type, and resulted in dispersed type microstructure in preforms deposited. 5. The pro-eutectic silicon crystallized granularly between fine aluminum grains seem to prohibit grains from growth during spray deposition process. 6. The interfacial reactions between aluminum matrix and SiC particles were not observed from the deposit performs and the solidified droplets. 7. The continuum model seem to be useful in connecting the processing parameters with the resultant microstructures. From these results, it was concluded that the fabrication of aluminum matrix composites reinforced homogeneously with SiC particles was possible.
Park, Gi-Beom;Song, Yeong-Bae;Kim, Yeong-Hwan;Kim, Gyeong-Heon;Kim, In-Bae
Korean Journal of Materials Research
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v.10
no.2
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pp.117-123
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2000
In this study, to fabricate the semi-solid Al alloy, the 3phase-2poles electromagnetic stirring system was adopted. The changes of primary grain size, aspect ratio, standard deviation, hardness and the size morphology of eutectic Si with pouring temperatures and input voltages were investigated. At the same pouring temperature, with increasing input voltage, aspect ratio, standard deviation and primary grain size were decreased. The optimum condition for fabrication of semisolid Al alloys by EMS horizontal continuous casting process was determined that the input voltage was 220V and the pouring temperature was 68$0^{\circ}C$. At this optimum conditions the primary grain size was 54$\mu\textrm{m}$, the aspect ratio was 1.56 and the size of eutectic Si was 0.5$\mu\textrm{m}$. The micro-hardness of the Al alloy was 72.1 Hv. The semi-solid A356 Al alloy which has very low aspect ratio and standard deviation value could be fabricated by adopting the EMS horizontal continuous casting facility that was manufactured for this study.
This study investigated the overall dependence of the tensile properties of Al-Si alloys on the distribution aspect of a eutectic Si particle in terms of defect susceptibility to the effective void area fraction, referring to the sum of pre-existing microvoids and the damage evolution of the Si particle. The network morphology of as-cast Al-xSi (x=2,5,8,11) alloys was modified to a granular type via a T4 treatment, after which a computational topography (CT) analysis and scanning electron microscope (SEM) observations were utilized to evaluate the size and distribution of the microvoids. The CT and SEM analyses indicated that the main cracks grow along local regions that possess the highest porosity level. The local plastic deformation around the microvoids and the distribution aspect of the microvoids induced a practical difference between the iso-volumetric CT measurement and the SEM fractography outcomes. The results demonstrated that the overall dependence of the ultimate tensile strength (UTS) and elongation on the effective void area fraction is more sensitive to the variation of the area fraction of the Si particle in the network morphology than in the granular type; this is due to the sequential damage evolution of the neighboring Si particles in the eutectic Si colony.
Al-based alloys have recently attracted considerable interest as structural materials and light weight materials due to their excellent physical and mechanical properties. For the investigation of the potential of Al-based alloys, a surface porous $Al_{88}Cu_6Si_6$ eutectic alloy has been fabricated through a chemical leaching process. The formation and microstructure of the surface porous $Al_{88}Cu_6Si_6$ eutectic alloy have been investigated using X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The $Al_{88}Cu_6Si_6$ eutectic alloy is composed of an ${\alpha}$-Al dendrite phase and a single eutectic phase of $Al_2Cu$ and ${\alpha}$-Al. We intended to remove only the ${\alpha}$-Al phase and then the $Al_2Cu$ phase would form a porous structure on the surface with open pores. Both acidic and alkaline aqueous chemical solutions were used with various concentrations to modify the influence on the microstructure and the overall chemical reaction was carried out for 24 hr. A homogeneous open porous structure on the surface was revealed via selective chemical leaching with a $H_2SO_4$ solution. Only the ${\alpha}$-Al phase was successfully leached while the morphology of the $Al_2Cu$ phase was maintained. The pore size was in a range of $1{\sim}5{\mu}m$ and the dealloying depth was nearly $3{\mu}m$. However, under an alkaline NaOH, aqueous solution, an inhomogeneous porous structure on the surface was formed with a 5 wt% NaOH solution and the morphology of the $Al_2Cu$ phase was not preserved. In addition, the sample that was leached by using a 7 wt% NaOH solution crumbled. Al extracted from the Al2Cu phase as ${\alpha}$-Al phase was dealloyed, and increasing concentration of NaOH strongly influenced the morphology of the $Al_2Cu$ phase and sample statement.
Kim, Wan-Chul;Park, Ji-Ha;You, Bong-Sun;Park, Won-Wook
Journal of Korea Foundry Society
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v.17
no.6
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pp.585-591
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1997
Hyper-eutectic Al-17.5wt%Si alloy bars of 25 mm in diameter were produced by horizontal continuous casting process. Effect of both casting speed and primary Si refiner (AlCuP) on microstructure and mechanical properties of the alloy have been investigated. With increasing a weight fraction of AlCuP, the average primary Si size decreased down to $20 {\mu}m$. On the contrary, there was no notable changes of microstructure and primary Si size according to the casting speed in the experimental range of this study, indicating that the cooling rate should be increased to optimize and refine microstructure and primary Si size. The experimental results including hardness, tensile strength and wear resistance tests of the processed alloy bars showed a good possibility to develop the high performance wear resistant Al-Si alloy.
Yoon, Han-Ki;Lee, Young-Ju;Park, Yi-Hyun;Park, Jun-Soo;Kohyama, A.
Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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2006.11a
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pp.181-184
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2006
Nano Infiltration Transient Eutectic Phase - Silicon Carbide (NITE-SiC) and $SiC_f/SiC$ composite have been fabricated by a Hot Pressing (HP) process, using SiC powder with an average size of about 30nm. Alumina ($Al_2O_3$) and Yttria ($Y_2O_3$) were used for additives materials. These mixed powders were sintered at the temperature a of $1300^{\circ}C$, $1650^{\circ}C$, $1800^{\circ}C$ and $1900^{\circ}C$ under an applied pressure of 20MPa. And unidirection and two dimension woven structures of $SiC_f/SiC$ composites were prepared starting from Tyranno SA fiber. Densification of microstructure gives an effect to density. Specially, Densification Mechanism basically is important from the sintering which use the HP. In this study, the densification of NITE-SiC and $SiC_f/SiC$ composite mechanism by a press displacement appears investigated. The mechanism on the densification of each sintering temperature was investigated. The each step is shows a with each other different mechanism quality.
Kim Jin-Chun;Wang Li-Fe;Chung In-Sang;Kim Yong-Jin
Proceedings of the Korean Powder Metallurgy Institute Conference
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2004.11a
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pp.46-47
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2004
The microstructure and mechanical properties of the hypereutectic prealloyed Al-Si powders prepared by the gas atomization process were described in this paper. With increasing the gas pressure of the atomization, the average powder size was decreased from about $145{\mu}m\;to\;80{\mu}m$. The primary eutectic Si particles were uniformly distributed in the Al matrix and their size varied in the range of $8-10{\mu}m$. The high densified specimens with above 96% of the theoretical density were fabricated the hot pressing process. The UTS mechanical properties of VN1 specimens were much higher than that of conventional hypoeutectic Al-Si alloys.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2005.05a
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pp.471-474
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2005
This study investigates the nano/microstructure, the aging response, and the mechanical/tribological properties of the eutectic regions in rheoformed A356 alloy-T5 parts using nano/micro-indentation and mechanical scratching, combined with optical microscopy and atomic force microscope (AFM). Most eutectic Si crystals in the A356 alloy showed a modified morphology as fine-fibers. The loading curve for the eutectic region was more irregular than that of the primary Al region due to the presence of various particles of varying strength. The aging responses of the eutectic regions in the rheoformed A356 alloys aged at $150^{\circ}C$ for different times (0, 2, 4, 8, 10, 16, 24, 36, and 72 h) were investigated. Both Victors hardness $(H_v)$ and indentation $(H_{IT})$ test results showed a similar trend of aging curves, and the peak was obtained at the same aging time of 10 h. A remarkable size-dependence of the tests was found.
Sr, added in the hypereutectic Al-Si alloys, is absorbed on the surfaces of primary Si as well as eutectic Si, and can change the growth mode of primary Si from non-faceted to faceted mode, as the amount of Sr increases larger than 0.04 wt.%, even though it cannot affect the grain size of primary Si, significantly. The EBSD analysis shows that the traction of ${\Sigma}3$ boundary(twin boundary) increases as the amount of Sr in the hypereutectic Al-Si alloys increase until the over-modification occurs at 1.6 wt.%Sr and proves that the change in growth mode of primary Si results from the change of TPRE growth to IIT growth.
Kim, Y.K.;Kim, M.J.;Kim, Shae K.;Yoon, Y.O.;Lee, K.A.
Transactions of Materials Processing
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v.26
no.5
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pp.306-313
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2017
This study investigated the microstructure, tensile strength, and high cycle fatigue properties of ADC12 aluminum alloys with different $Mg+Al_2Ca$ contents manufactured using die casting process. Microstructural observation identified the presence of ${\alpha}-Al$, eutectic Si, $Al_2Cu$, and Fe-intermetallic phases. The increase of $Mg+Al_2Ca$ content resulted in finer pore size and decreased pore distribution. Room temperature tensile strength tests were conducted at strain rate of $1{\times}10^{-3}/sec$. For 0.6%Mg ADC12, measured UTS, YS, and El were 305.2MPa, 157.0MPa, and 2.7%, respectively. For 0.8%Mg ADC12, measured UTS, YS, and El were 311.2 MPa, 159.4 MPa, and 2.4%, respectively. Therefore, 0.8% ADC12 alloy had higher strength and slightly decreased elongation compared to 0.6% Mg ADC12. High cycle fatigue tests revealed that 0.6% Mg ADC12 alloy had a fatigue limit of 150 MPa while 0.8% Mg ADC12 had a fatigue limit of 160MPa. It was confirmed that $Mg+Al_2Ca$ added ADC12 alloy achieved finer, spherical eutectic Si particles, and $Al_2Cu$ phases with greater mechanical and fatigue properties since size and distribution of pores and shrinkage cavities decreased as $Mg+Al_2Ca$ content increased.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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