The electrochemical characteristics of Al-Si casting alloys (Al-10%Si, Al-9%Si, Al-7%Si) in 3.5% NaCl solution at room temperature was studied using potentiodynamic techniques. The electrochemical values of corrosion potential($E_c$), corrosion current density($I_c$) and corrosion rate(mpy) were examined. The Al-Si alloys had several compounds such as $Mg_2Si$, ${\pi}$-$Al_8Si_6Mg_2Fe$ and $Al_2CuMg$ which could affect corrosion resistance significantly. The potentiodynamic polarization curve exhibited typical active behavior in anodic polarization curve. The major corrosion mechansim for the Al-Si alloys were pitting and grain boundary corrosion. As increasing Si and Cu contents, their corrosion resistance was decreased.
The effects of Ti, B and Zr on grain refinement and castability were investigated in Al-4wt%Mg-0.9wt%Si-0.3wt%Mn-0.15wt%Fe alloy. Measurement of cooling curve and micro-structure observation were performed to analyze the effects of the addition of minor elements Ti, B and Zr during solidification. The prominence of effect on grain refinement was in increasing order for Ti, Zr and B element. Fine grain size and an increase of the crystallization temperature for ${\alpha}$-Al solution were evident as the amount of addition elements increased in this study. Addition of 0.15wt% Ti was most effective for grain refinement, and the resulting grain size of ${\alpha}$-Al solution for shell mold and steel mold were $72.3{\mu}m$ and $23.5{\mu}m$, respectively. Fluidity and shrinkage tests were perform to evaluate the castability of the alloy. Maximum fluidity length and minimum ratio of micro shrinkage were recorded for 0.15wt% Ti addition due to the effect of the finest grain size.
DA B. LEE;BONG H. KIM;KWEON H. CHOI;SEUNG Y. YANG;NAM S. KIM;SEONG H. HA;YOUNG O. YOON;HYUN K. LIM;SHAE KIM;SOONG K. HYUN
Archives of Metallurgy and Materials
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v.65
no.4
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pp.1255-1259
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2020
This paper aims to investigate the microstructural evolution and mechanical properties of hot-deformed AlMg4 alloys with Mn, Fe, and Si as the main impurities. For this purpose, solidification behavior and microstructural evolution during hot-rolling and heat-treatment processes are investigated by using theoretical calculations and experimental characterization. The crystallization and morphological transformation of intermetallic Al3Fe, Al6Mn, and Mg2Si phases are revealed and discussed in terms of the variation in chemical composition. Following a homogenization heat-treatment, the effect of heat treatment on the intermetallic compounds is also investigated after hot-rolling. It was revealed that the Mg2Si phase can be broken into small particles and spherodized more easily than the Al3Fe intermetallic phase during the hot-rolling process. For the Mn containing alloys, both yield and ultimate tensile strength of the hot-rolled alloys increased from 270 to 296 MPa while elongation decreased from 17 to 13%, which can be attributed to Mn-containing intermetallic as well as dispersoid.
Kyoung-Min Min;Ki-Chae Jung;Je-Sik Shin;Jeong-Min Kim
Korean Journal of Materials Research
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v.33
no.1
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pp.8-14
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2023
In order to broaden the range of application of light weight aluminum alloys, it is necessary to enhance the mechanical properties of the alloys and combine them with other materials, such as cast iron. In this study, the effects of adding small amounts of Cu and Zr to the Al-Si-Mg based alloy on tensile properties and corrosion characteristics were investigated, and the effect of the addition on the interfacial compounds layer with the cast iron was also analyzed. Although the tensile strength of the Al-Si-Mg alloy was not significantly affected by the additions of Cu and Zr, the corrosion resistance in 3.5 %NaCl solution was found to be somewhat lowered in this research. The influence of Cu and Zr addition on the type and thickness of the interfacial compounds layer formed during compound casting with cast iron was not significant, and the main interfacial compounds were identified to be Al5FeSi and Al8Fe2Si phases, as in the case of the Al-Si-Mg alloys.
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.
The effects of Sc and Sr elements on the modification of the eutectic $Mg_2Si$ phase and the castability were investigated in the Al-4wt%Mg-0.9wt%Si-0.3wt%Mn-0.15wt%Fe alloy. Measurements of the cooling curve and microstructure observations were performed to analyze the additional effects of Sc and Sr minor elements during the solidification process. A prominent effect found on the modification of the eutectic $Mg_2Si$ phase with additions of the Sr and Sc elements. Here, a fine eutectic $Mg_2Si$ phase and a decrease in the growth temperature of the eutectic $Mg_2Si$ phase were evident with an addition of Sc element up to 0.2 wt%. The growth temperature of the eutectic $Mg_2Si$ phase decreased and the effect on the modification of the eutectic $Mg_2Si$ phase increased with the addition of Sr element up to 0.02 wt%. The addition of 0.02wt%Sr had the strongest effect on the modification of the eutectic $Mg_2Si$ phase, and the resulting microstructure of the eutectic $Mg_2Si$ phase was found to have a fibrous morphology with a decreased aspect ratio and an increased modification ratio. Fluidity and shrinkage tests were conducted to evaluate the castability of the alloy. The addition of 0.02wt%Sr effectively increased the fluidity of the alloy, while an addition of Sc did not show any effect compared to when nothing was added. The maximum filling length was recorded for 0.01wt%TiB-0.02wt%Sr owing to the effect of the fine ${\alpha}$-Al grains. The macro-shrinkage ratio decreased, while the micro-shrinkage ratio increased with the addition of various eutectic modifiers. The highest ratio of micro-shrinkage was recorded for the 0.02wt%Sr condition. However, the total shrinkage ratio was nearly identical regardless of the amounts added in this study.
The reactivity of three kinds of spinels which CaO-Al2O3-SiO2 slag was investigated in terms of mineral phases and microstructures. New crystal products were not formed by reaction of 12CaO.7Al2O3 in the slag with spinels and free MgO components was preferenctially dissolved into slag for MgO-rich spinel and stoichiometric spinel. Meanwhile mineral phase was changed from 12CaO.7Al2O3 to CaO.Al2O3 to CaO.2Al2O3 finally to CaO.6Al2O3 having high melting point for Al2O3 -rich spinel. The Fe-oxide component of the slag was taken up by only stoichiometric spinel grains within the spinel clinker and the trapped amount of Fe-oxide was independent of MgO content of MgO in spinel clinker the more th resistance to slag corrosion but the less resistance to slag penetration.
The objective of this study is to investigate on manufacturing Al-scrap into hypereutectic Al-Si alloy by using electromagnetic force. The Fe element in the aluminium scrap was controlled by intermetallic compound method and using EMF(electromagnetic force). The most lumped compound was found after 10min holding at $690^{\circ}C$. A number of segregated compound was revealed when imposed to EMF at 30A. The refinement of primary Si particles was achieved by EMF stirring. Primary Si particles were refined and spheroidized most of all with the magnetic intensity of 180G for 10 min.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2007.06a
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pp.346-347
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2007
Aluminum nitride (AlN) thin films were deposited on Polycrystalline (poly) 3C-SiC buffer layers using pulsed reactive magnetron sputtering. Characteristics of AlN films were investigated experimentally by means of FE-SEM, X-ray diffraction, and FT-IR, respectively. As a result, highly (002) oriented AlN thin films with almost free residual stress were achieved using 3C-SiC buffer layers. Therefore, AlN thin films grown on 3C-SiC buffer layers can be used for various piezoelectric fields and M/NEMS applications.
In this study, various alloying elements (Cr, Sr, Ca, Cd) were added to improve the mechanical properties of ADC12 fabricated by a die casting process. The effect of alloying elements on the microstructure and mechanical properties were investigated. The phase analysis results of the modified ADC12 alloy with conventional ADC12 alloy, showed the similar characteristics of Al matrix, Si phase, $CuAl_2$ phase and the Fe intermetallic phase. As a result of the microstructure observation, the secondary dendrite arm spacing (SDAS) was shown to have decreased after the addition of the alloying elements. The eutectic Si phase, which existed as flake form in the conventional ADC12 alloy, was modified finely as a fiber form in the modified ADC12 alloy. It was observed that the $CuAl_2$ phase as the strengthening phase was relatively finely distributed in the modified ADC12 alloy. The Fe intermetallic appeared as a Chinese script shaped $Al_6$ (Mn,Fe) which is detrimental to mechanical properties in conventional ADC12 alloy. On the other hand, in the modified ADC12 alloy, polyhedral ${\alpha}-Al_{15}Si_2$$(Fe,Mn,Cr)_3$ was observed. The tensile properties were improved in the modified ADC12 alloy. The yield strength and tensile strength increased by 12.4% and 10.0%, respectively, in the modified ADC12 alloy, and the elongation was also seen to have been increased. As a result of the pin on disk wear test, the wear resistance properties were also improved by up to about 7% in the modified ADC12 alloy. It is noted that the wear deformation microstructures were also observed, and it was found that the fine eutectic Si and strengthening phases greatly improved abrasion resistance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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