Suh, Jun Young;Park, Sung Jin;Kwon, Do-Kyun;Chang, Si Young
Korean Journal of Materials Research
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v.28
no.9
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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.
Lee, Gi Seung;Eom, Yeong Seong;Kim, Kyung Tae;Kim, Byoung Kee;Yu, Ji Hun
Journal of Powder Materials
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v.26
no.2
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pp.138-145
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2019
In this study, Al-Si-Mg alloys are additively manufactured using a selective laser melting (SLM) process from AlSi10Mg powders prepared from a gas-atomization process. The processing parameters such as laser scan speed and laser power are investigated for 3D printing of Al-Si-Mg alloys. The laser scan speeds vary from 100 to 2000 mm/s at the laser power of 180 and 270 W, respectively, to achieve optimized densification of the Al-Si-Mg alloy. It is observed that the relative density of the Al-Si-Mg alloy reaches a peak value of 99% at 1600 mm/s for 180 W and at 2000 mm/s for 270W. The surface morphologies of the both Al-Si-Mg alloy samples at these conditions show significantly reduced porosities compared to those of other samples. The increase in hardness of as-built Al-Si-Mg alloy with increasing scan speed and laser power is analyzed due to high relative density. Furthermore, it was found that cooling conditions after the heat-treatment for homogenization results in the change of dispersion status of Si phases in the Al-Si matrix but also affects tensile behaviors of Al-Si-Mg alloys. These results indicate that combination between SLM processing parameters and post-heat treatment should be considered a key factor to achieve optimized Al-Si alloy performance.
The effect of Al addition on the fatigue properties of austenitic Fe-25Mn-Al-0.5C steels was studied. When Al was not added to the Fe-25Mn 0.5C steel, the strain induced ${\varepsilon}$ martensites, deformation twins and slip bands were formed during fatigue deformation. When 2wt% of Al was added to the steel, the deformation twins and slip bands were formed during fatigue deformation. When 5wt% of Al was added, only slip bands were formed. In low cycle fatigue test, the alloys containing 0wt% and 2wt%Al showed the cyclic hardening due to ${\varepsilon}$ martensites and deformation twins, resulting in shorter fatigue lives than the alloy containing 5wt%Al. In fatigue crack propagation test, the alloy without Al showed the highest crack propagation rate. The fracture surface of the alloy without Al was flat, whereas that of the alloy with 2% or 5%Al was rough. The ${\Delta}K_{th}$, values of the alloys with 0%, 2% and 5%Al were 16, 17.5, and $20.5MPam^{1/2}$, respectively.
Al alloys have been used widely for commercial and military ships in most ocean countries since mid-1950s, and the value as light metal with high mechanical strength has been proven. As the safety and fuel efficiency of Al ships have improved, she can carry more freight, sail faster and travel longer distances. Furthermore, in the shipbuilding industry, Al alloys are applied as structural materials for ships to various areas including the deck of luxurious cruises, battleships and leisure ships. In addition, Al alloys are being spotlighted as environmental-friendly material as they can be recycled even after end of lifespan. However, Al alloys for ships must be carefully selected after considering corrosion resistance, endurance, strength, and weldability in sea water environment. Al alloys to satisfy these conditions are used widely include 5000 series Al-Mg alloy and 6000 series Al-Mg-Si alloy. Thus, this study selected and evaluated the cavitation characteristics of the 5000 series Al alloys that are used in hulls that directly contact seawater and the 6000 Al alloys that are used in the upper structures of ships. Results of cavitation test with time, weightloss and cavitation rate of 5456-H116 showed the smallest damage among 5052-O, 5456-H116 and 6061-T6.
The resistance to corrosion of additive manufactured (3D printing) Ti-6Al-4V alloys was investigated using micro-electrochemical tests. In terms of corrosion resistance, the acicular martensitic ${\alpha}^{\prime}$ phase in such additive manufactured Ti-6Al-4V was the focus of attention, and its behavior was distinct from that of conventional subtractive manufactured Ti-6Al-4V. To order to identify ${\alpha}^{\prime}$ phase, XRD tests were performed and micro Vickers hardness was measured for different grains (bright and dark grains) in the additive manufactured Ti-6Al-4V alloy. Micro-electrochemical tests were performed to measure corrosion resistance of bright and dark grains in the additive manufactured Ti-6Al-4V alloy with specially designed electrochemical micro-droplet cell. Critical pitting temperature (CPT) measurement was performed to evaluate the resistance to pitting corrosion of additive manufactured Ti-6Al-4V alloys with different volumes of ${\alpha}^{\prime}$ phase and subtractive manufactured Ti-6Al-4V alloy. The dark grains of the laminated Ti-6Al-4V alloy distributed broader than the bright grains measured with low microhardness. The dark grains of the Ti-6Al-4V alloy, which was rich in martensite ${\alpha}^{\prime}$, had lower general corrosion and pitting resistance than bright grains. As the fraction of martensite ${\alpha}^{\prime}$ phase increased, the resistance to the pitting corrosion decreased.
In this paper, high temperature oxidation behavior of newly developed alloys, Ti-6Al-4Fe and Ti-6Al-1Fe, is examined. To understand the effect of Fe on the air oxidation behavior of the Ti-Al-Fe alloy system, thermal oxidation tests are carried out at $700^{\circ}C$ and $800^{\circ}C$ for 96 hours. Ti-6Al-4V alloy is also prepared and tested under the same conditions for comparison with the developed alloys. The oxidation resistance of the Ti-Al-Fe alloy system is superior to that of Ti-6Al-4V alloy. Ti-6Al-4V shows the worst oxidation resistance for all test conditions. This is not a result of the addition of Fe, but rather it is due to the elimination of V, which has deleterious effects on high temperature oxidation. The oxidation of the Ti-Al-Fe alloy system follows the parabolic rate law. At $700^{\circ}C$, Fe addition does not have a noticeable influence on the amount of weight gain of all specimens. However, at $800^{\circ}C$, Ti-6Al-4Fe alloy shows remarkable degradation compared to Ti-6Al-1Fe and Ti-6Al. It is discovered that the formation of $Al_2O_3$, a diffusion resistance layer, is remarkably hindered by a relative decrease of the ${\alpha}$ volume fraction. This is because Fe addition increases the volume fraction of ${\beta}$ phase within the Ti-6Al-xFe alloy system. Activities of Al, Ti, and Fe with respect to the formation of oxide layers are calculated and analyzed to explore the oxidation mechanism.
Formability and other mechanical properties of sheet metals are strongly dependent on the texture. It was studied to improve the formability of the Al alloy(AA3003) sheets which were rolled under the non-lubrication condition and subsequent heat treated. In the non-lubrication rolled and subsequent heat treated Al alloy sheet, the variation of the plastic strain ratios were investigated in this study. Non-lubrication rolled Al sheets showed a fine grain size and after subsequent heat treated specimens showed that the $\beta$-fiber texture component was increased. The plastic strain ratios of the non-lubrication rolled and subsequent heat treated Al alloy sheets were about two times higher than those of the original Al sheets. These could be related to the formation of $\beta$-fiber texture components through the non-lubrication rolling and subsequent heat treatment in Al sheet.
Wear resistance and wear mechanism of hypereutectic Al-($15{\sim}40$)wt%Si alloys were investigated. Primary Si particles under $20{\mu}m$ size were formed in hypereutectic Al-Si alloy powders due to rapid solidification. But the Si particles of extruded bars were finely distributed in smaller size than that of atomized powders. The wear mechanism of hypereutectic Al-Si alloys was divided into three types of wear phenomena, which were abrasive wear, delamination wear and severe adhesive wear according to sliding speed and load. At low sliding speed and load, wear mechanism was abrasive wear, so Al-15wt%Si alloy showed the best wear resistance. At high sliding speed and load, wear mechanism was adhesive wear, and Al-40wt%Si alloy showed the best wear resistance.
Role of Ca in grain growth behavior has been investigated in hot-rolled Al-3%Mg and Al-3%Mg-0.5%Ca wrought alloys. When annealed for 1 hr from 723 to 823 K, grain size of the Al-3%Mg alloy increased rapidly above 723 K, whereas grains were relatively stable up to 773 K for the Ca-containing alloy. Grain homogeneity of the Ca-containing alloy was better than that of the Ca-free alloy both in hot-rolled and annealed states. Calculated activation energies for grain growth were 77.6 and 85.9 kJ/mole in the range of 723 to 823 K for the alloys with 0 and 0.5%Ca, respectively. Taking SEM images and EDS results into account, enhanced thermal stability in response to Ca addition would be associated with Al4Ca compounds located along the grain boundaries, which eventually play a role in restricting grain growth at elevated temperatures.
Al-alloy is utilized widely as a light-weight material to an automobile, a vessel and many kind of equipment, due to the light-weight and its characteristics that is a good tensile strength, elongation and tenacity for bearing heavy load and weight. Al-alloy has the good property of hot working, cold working and corrosion-resistant. But the exiting fusion welding by using Al has some economical and technical problems, but on the other hand, Friction Stir Welding (FSW) that is new joining method can settle the disadvantages that occur to the fusion welding and Is being applied and extended into the various industry fields. On this study, To analyze accurately the mechanical properties of joining area by FSW in Al 6061 alloy by using finite analysis program with finite element method. The size of HAZ and the thermal distribution is simulated and the mechanical properties around the FSW joining area to the Al-alloy 6061 is examined.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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