Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sự phát triển của các pha liên kim loại dựa trên Fe trong quá trình đồng nhất hóa hợp kim nhôm – Fe dưới điểm eutectic
Tóm tắt
Quá trình xử lý nhiệt đồng nhất hóa là bước đầu tiên trong quy trình chế biến hợp kim nhôm, mà đối với hầu hết các hợp kim, được thực hiện trước bất kỳ quá trình biến dạng nào. Đồng nhất hóa được thực hiện để chống lại sự phân tách vi mô, đó là kết quả của sự đông đặc không cân bằng do sự khác biệt về tốc độ khuếch tán giữa trạng thái rắn và lỏng trong quá trình đông đặc. Cần đặc biệt chú ý đến tác động của quá trình đồng nhất hóa đến những thay đổi trong hình thái của các thành phần dựa trên sắt, được biết là ảnh hưởng xấu đến khả năng hình thành. Để thực hiện công việc này, một hợp kim Al–Fe dưới điểm eutectic chứa 1.1% khối lượng Fe đã được đồng nhất hóa ở 600 °C trong thời gian lên đến 12 giờ trong lò điện. Sau quá trình xử lý nhiệt đồng nhất hóa, phương pháp quét nhiệt vi phân (DSC) đã được thực hiện, so sánh các mẫu đã đồng nhất hóa với mẫu trong trạng thái đúc. Các kết quả được so sánh với các tính toán nhiệt động lực học sử dụng phần mềm Thermo-Calc nhằm xác định sự khác biệt giữa cấu trúc vi mô trong trạng thái cân bằng và không cân bằng. Tất cả các mẫu đều được phân tích bằng kính hiển vi quang học và kính hiển vi điện tử, và các pha liên kim loại đã được đánh giá định tính bằng cả hai phương pháp. Ngoài ra, quang phổ tán xạ năng lượng (EDS) và phân tán tia electron ngược (EBSD) cũng cần thiết để xác định loại các pha có mặt trong tất cả các mẫu thực nghiệm và một sự khác biệt giữa trạng thái đúc và trạng thái đã đồng nhất hóa được phát hiện. Sự hiện diện của các pha tồn tại không ổn định trong trạng thái đúc và quá trình biến đổi của các pha này trong quá trình đồng nhất hóa đã được xác nhận. Một quá trình đồng nhất hóa kéo dài 12 giờ ở 600 °C cũng đã được thực hiện bằng thiết bị DSC. Thí nghiệm xác nhận rằng quá trình truyền nhiệt lớn hơn ở giai đoạn đầu của quá trình đồng nhất hóa, điều này phù hợp với tất cả các phân tích trước đó. Tất cả các kết quả cho thấy rằng sau 10 giờ đồng nhất hóa, các tác động của sự đông đặc không cân bằng trong hợp kim này đã được chống lại một cách đủ.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Belov NA, Aksenov AA, Eskin DG. Iron in aluminum alloys: impurity and alloying element. Routledge: Taylor & Francis; 2002.
Belov NA, Eskin DG, Aksenov AA. Aksenov, Multicomponent Phase diagrams, Applications for Commercial Aluminum Alloys. Amsterdam: Elsevier Ltd; 2005.
Chen J, Dahlborg U, Bao CM, et al. Metall and Materi Trans B. 2011;42:557. https://doi.org/10.1007/s11663-011-9485-6.
Kral MV, McIntyre HR, Smillie MJ. Identification of intermetallic phases in a eutectic Al–Si casting alloy using electron backscatter diffraction pattern analysis. Scr Mater. 2004;51:215–9.
Kral M, Nakashima P, Mitchell D. Electron microscope studies of Al–Fe–Si intermetallics in an Al-11 Pct Si alloy. Metall Mater Trans. 2004;37:1987–97.
Birol Y. Interannealing twin-roll cast Al–Fe–Si strips without homogenization. Scr. Mater. 2009;61:185–8.
Liu K, Cao X, Chen XG. Solidification of iron-rich intermetallic phases in Al–4.5Cu–0.3Fe cast alloy. Metall Mater Trans Phys Metall Mater Sci. 2011;42:2004–16.
Zhang J, Pan F, Zuo R, Bai C. The low temperature precipitation in commercial-purity aluminium sheets for foils. J Mater Process Technol. 2008;206:382–7.
Pan L, Liu K, Breton F, Grant Chen X. Effect of Fe on Microstructure and Properties of 8xxx Aluminum Conductor Alloys. J Mater Eng Perform. 2016;25:5201–8.
Birol Y. Thermomechanical processing of a twin-roll cast Al–Fe1-0.2Si alloy. J Mater Process Technol. 2008;202:564–8.
Birol Y. Recrystallization of a supersaturated Al–Mn alloy. Scr. Mater. 2008;59:611–4.
Sheppard T. Extrusion of aluminium alloys. Berlin: Springer; 1999.
ASM International. ASM Handbook vol.4: Heat Treating. Materials park; 1991.
Rinderer B. The metallurgy of homogenization. Mater Sci Forum. 2011;693:264–75.
ASM International. ASM Handbook vol. 4E: Heat Treating of Nonferrous Alloys. Materials park; 2016.
Sundman B. An assessment of the entire Al–Fe system including D03. Acta Mater. 2009;57:2896–908.
Allen CM, O’Reilly KAQ, Cantor B, Evans PV. A calorimetric evaluation of the role of impurities in the nucleation of secondary phases in 1xxx Al alloys. Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 1998;481:3.
Skjerpe P. Intermetallic phases formed during DC-casting of an Al-0.25 Wt Pct Fe-0.13 Wt Pct Si alloy. Metall Trans A. 1987;18:189–200.
Li YJ, Arnberg L. A eutectoid phase transformation for the primary intermetallic particle from Alm(Fe, Mn) to Al3(Fe, Mn) in AA5182 alloy. Acta Mater. 2004;52:2945–52.
Young RMK, Clyne TW. An AlFe intermetallic phase formed during controlled solidification. Scr Metall. 1981;15:1211–6.
Allen CM, O’Reilly KAQ, Cantor B, Evans PV. Intermetallic phase selection in 1XXX Al Alloys. Prog. In Mat. Sci. 1998;43:89–170.
Shakiba M, Parson N, Chen XG. Effect of homogenization treatment and silicon content on the microstructure and hot workability of dilute Al–Fe–Si alloys. Mater Sci Eng, A. 2014;619:180–9. https://doi.org/10.1016/j.msea.2014.09.072.
Condruz MR, Matache G, Paraschiv A, et al. Homogenization heat treatment and segregation analysis of equiaxed CMSX-4 superalloy for gas turbine components. J Therm Anal Calorim. 2018;134:443–53. https://doi.org/10.1007/s10973-018-7085-2.
Kemsies RH, Milkereit B, Lindemann A, et al. In situ investigation of precipitation in aluminium alloys via thermal diffusivity from laser flash analysis. J Therm Anal Calorim. 2020;140:725–33. https://doi.org/10.1007/s10973-019-08880-8.
Vončina M, Kresnik K, Volšak D, Medved J. Effects of homogenization conditions on the microstructure evolution of aluminium alloy EN AW 8006. Metals. 2020;10:419.