The effect of various alloying elements and melt treatment on the microstructural control of Al-Sn metallic bearing alloy was investigated. The thickness of tin film crystallized around primary aluminum decreased with the addition of 5% Cu in Al-Sn alloy, with tin particles being reduced in size by intervening the Ostwald ripening. With the addition of Si in Al-10%Sn alloy, the tin particles were crystallized with eutectic silicon, resulting in uniform distribution of tin particles. With the addition of Cu and Si in Al-Sn alloy, both the tensile strength and yield strength increased, with the increasing rate of yield strength being less than that of tensile strength. Although the Al-10%Sn-7%Si alloy has similar tensile strength compared with Al-10%Sn-5%Cu, the former showed superior abrasion resistance, resulting from preventing the tin particles from movement to the abrasion surface.
The effect of porosity on the high-cycle fatigue properties of Al-Si-Mg casting aluminum alloys was investigated in this study. Microstructure examination, tensile and high-cycle fatigue test were conducted on both Al-Si-Mg casted (F) and heat-treated (T6) conditions. Porosity characteristics on the fracture surfaces of fatigue-tested samples were examined using SEM and image analysis. The microstructure observation results showed that eutectic Si particles were homogeneously dispersed in the matrix of the Al-Si-Mg casting alloys, but there were porosities formed as cast defects. The high-cycle fatigue results indicated that the fatigue strength of the 356-T6 alloy was higher than that of the 356-F alloys because of the significant reduction in volume fraction of pores by heat treatment. The SEM fractography results showed that porosity affected detrimental effect on the fatigue life: 80% of all tested samples fractured as a result of porosity which acted as the main crack initiation site. It was found that fatigue life decreased as the size of the surface pore increased. A comparison was made between surface pore and inner pore fur its effect on the fatigue behavior. The results showed that the fatigue strength with the inner pores was higher than that of the surface pore.
The effect of porosity on the high-cycle fatigue properties of Al-Si-Mg casting aluminum alloys was investigated in this study. Microstructure examination, tensile and high-cycle fatigue test were conducted on both Al-Si-Mg casted (F) and heat-treated (T6) conditions. Porosity characteristics on the fracture surfaces of fatigue-tested samples were examined using SEM and image analysis. The microstructure observation results showed that eutectic Si particles were homogeneously dispersed in the matrix of the Al-Si-Mg casting alloys, but there were porosities formed as cast defects. The high-cycle fatigue results indicated that the fatigue strength of the 356-T6 alloy was higher than that of the 356-F alloys because of the significant reduction in volume fraction of pores by heat treatment. The SEM fractography results showed that porosity affected detrimental effect on the fatigue life: 80% of all tested samples fractured as a result of porosity which acted as the main crack initiation site. It was found that fatigue life decreased as the size of the surface pore increased. A comparison was made between surface pore and inner pore for its effect on the fatigue behavior. The results showed that the fatigue strength with the inner pores was higher than that of the surface pore.
Suh, Jun Young;Park, Sung Jin;Kwon, Do-Kyun;Chang, Si Young
한국재료학회지
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제28권9호
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pp.499-505
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2018
This investigates the microstructure and mechanical properties of Al hybrid material prepared by electromagnetic duo-casting to determine the effect of heat treatment. The hybrid material is composed of an Al-Mg-Si alloy, pure Al and the interface between the Al-Mg-Si alloy and pure Al. It is heat-treated at 373, 573 and 773K for 1h and T6 treated (solution treatment at 773K for 1h and aging at 433K for 5h). As the temperature increases, the grain size of the Al-Mg-Si alloy in the hybrid material increases. The grain size of the T6 treated Al-Mg-Si alloy is similar to that of one heat-treated at 773K for 1h. The interface region where the micro-hardness becomes large from the pure Al to the Al-Mg-Si alloy widens with an increasing heat temperature. The hybrid material with a macro-interface parallel to the tensile direction experiences increased tensile strength, 0.2 % proof stress and the decreased elongation after T6 heat treatment. On the other hand, in the vertical direction to the tensile direction, there is no great difference with heat treatment. The bending strength of the hybrid material with a long macro-interface to the bending direction is higher than that with a short macro-interface, which is improved by heat treatment. The hybrid material with a long macro-interface to the bending direction is fractured by cracking through the eutectic structure in the Al-Mg-Si alloy. However, in the hybrid material with a short macro-interface, the bending deformation is observed only in the limited pure Al.
The formation of thick alloyed layer with high Si content have been investigated on the surface of Al alloy (A5083) plate by PTA process with Si powder. Hardening characteristics and wear resistance of alloyed layer was examined in relation to the microstructure of alloyed layer. Thick hardened layer in mm-order thickness on the surface of A5083 plate can be formed by PTA process with wide range of process condition by using Si powder as alloying element because of eutectic reaction of Al-Si binary alloy. High temperature and rapid solidification rate of molten pool, which are features of PTA process, enable the formation of high Si content alloyed layer with uniform distribution of fine primary Si paticle. High plasma arc current was beneficial to make the alloyed layer with smooth surface appearance in wide range of powder feeding rate, because enough volume of molten pool was necessary make alloyed layer. Uniform dispersion of fine primary Si particle with about 30${\mu}{\textrm}{m}$ in particle size can be obtained in layer with Si content ranging from 30 to 50 mass %. Hardness of alloyed layer increased with increasing Si content, but increasing rate of hardness differed with macrostructure of alloyed layer. Wear resistance of alloyed layer depended on $V_{si}$(volume fraction of primary Si) and was remarkably improved to two times of base metal at 20-30% $V_{si}$ without cracking, but no more improvement was obtained at larger $V_{si}$.
In order to synthesize Ba-ferrite particles by molten salt method KCl and NaCl were added to basic composition to 50% by weight. X was varied from 0.0 to 1.0 to control the magnetic properties in $BaFe_{12-2x}$/ $Co_{x}$ / $Ti_{x}$ / $O_{19}$ and 1 mol% of $SiO_2$was added to control the aspect ratio of hexagonal platelets. And the effects of reaction temperatures were examined by varying the temperature from 85$0^{\circ}C$ to 120$0^{\circ}C$ with 5$0^{\circ}C$ intervals. Eutectic composition of NaCl and KCl lowered the crystallizing temperature of Ba-ferrite in molten salts than using KCl and NaCl separatly. The morphology of resulting Ba-ferrite particles was clearly hexagonal-shaped plates. $H_{c}$ and $M_{r}$ were decreased when F $e^{3+}$ was substitued with $Co^{2+}$ and $Ti^{4+}$ from x=0 to x=1.0 in $BaFe_{12-2x}$/ $Co_{x}$ / $Ti_{x}$ / $O_{19}$ . Adding 1mol% $SiO_2$in molten salt method increased the size but shortened c-axis of the hexagonal ferrites and this result is an opposite phenomenon compared with the result in solid-statge reaction.n.ion.n.
Mg-Zn-Zr ternary alloys containing 6wt% Zn and (0, 0.4, 0.6)wt% Zr, which is added for grain refinement, can be cast into complex shape by squeeze casting. The influence of Zn and Zr as additional elements on microstructure and mechanical characteristics is investigated by OM, SEM, WDX, XRD and microvickers hardness measurement. The microstructure of Mg-Zn-Zr alloys consists of primary ${\alpha}-Mg$ and MgZn eutectic compound between dendrites. The grain size is decreased from $136{\mu}m$ to $97\;{\mu}m$ by Zr addition, resulting in that the hardness is increased from 42Hv to 59Hv. Furthermore, the grain size is changed to $83{\beta}$ and the hardness is increased to 65Hv by additional infiltration pressure. These results indicate that the Zr addition and additional infiltration pressure are effective for grain refinement acting as an important factor to increase the hardness. The increment in hardness by the Zr addition is slightly larger than that by the additional infiltration pressure.
본 연구에서는 Al-7Si-(0.3~0.5)Mg-(0~0.5)Cu 합금의 용체화 처리 조건 최적화를 위해 545℃ 온도 조건에서 최대 7시간까지 용체화 처리를 수행한 후 광학현미경 및 FE-SEM을 활용한 미세조직 관찰 및 브리넬 경도 측정을 수행하였다. 합금 내 공정 Si 상은 용체화 처리 초반 3시간 동안 급격한 조대화 현상을 나타내었으며, 이후에는 용체화 처리가 진행되어도 Si 상 크기는 크게 변화하지 않았다. 한편 공정 Si 상의 구상화의 경우, 용체화 처리 시간이 7시간에 도달할 때 까지 지속적으로 진행되었다. Cu가 첨가된 합금의 주방상태에서는 Q-Al5Cu2Mg8Si6 상과 θ-Al2Cu 상이 확인되었으나, 545℃에서 3시간 동안 진행된 용체화 처리 이후에는 모두 분해되었다. 주방상태에서 확인된 π-Al8FeMg3Si 상은 5시간의 용체화 처리 이후에 사라지거나(0.3wt%Mg) 혹은 7시간의 용체화 처리 이후에도 존재(0.5wt%Mg)하였다. 초정 α상 내 Mg 및 Cu 함량은 용체화 처리 시간이 5시간에 도달할 때 까지 증가하였으며, 이는 Mg 및 Cu를 함유한 금속간 화합물의 용체화 시간에 따른 분해 거동과 일치하였다. Al-7Si-Mg-Cu 합금의 용체화 처리 과정에서 확인한 미세조직 변화를 종합적으로 고려할 때, 본 연구에서 다룬 합금의 석출강화 효과 극대화를 위해서는 545℃ 조건에서 최소 5시간의 용체화 처리가 필요한 것으로 판단되며, 용체화 처리 조건 별로 측정된 브리넬 경도 데이터로부터 동일한 최적 용체화 처리 조건을 도출할 수 있었다.
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.
Microstructure of A356 aluminum alloys cast in the permanent mold was investigated by optical microscope and image analyzer, with particular respect to the shape and size distribution of iron intermetallics known as ${\beta}-phase$ ($Al_5FeSi$). Morphologies of the ${\beta}-phase$ was found to change gradually with the Be:Fe ratio like these. In Be-free alloys, ${\beta}-phase$ with needlelike morphology was well developed, but script phase was appeared when the Be:Fe ratio is above 0.2:1. With the Be:Fe ratios of 0.4:1-1:1, script phase as well as Be-rich phase was also observed. In case of higher Be addition, above 1:1, Be-rich phase was observed on all regions of the specimens, and increasing of the Be:Fe ratios gradually make the Be-rich phase coarse. It was also observed that the ${\beta}-phase$ with needlelike morphology was coarsened with increase of the Fe content in Be-free alloys. However, in Be-added alloys, length and number of these ${\beta}-phases$ were considerably decreased with the increased Be:Fe ratio. Beryllium addition improved tensile properties and impact toughness of the A356 aluminium alloy, due to the formation of a script phase or a Be-rich phase instead of a needlelike ${\beta}-phase$. The DSC tests indicated that the presence of Be could increase the amount of Mg which is available for $Mg_2Si$ precipitate hardening, and enhance the precipitation kinetics by lowering the ternary eutectic temperature.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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