Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Đặc điểm tiến hóa vi cấu trúc và kiểm soát pha giàu sắt trong hợp kim Al–Si siêu eutectic với Co, Mn và P
Tóm tắt
Trong bài báo này, sự tiến hóa vi cấu trúc và kiểm soát các pha giàu sắt trong hợp kim Al‒Si siêu eutectic với việc bổ sung hợp thành của Co, Mn và P đã được nghiên cứu. Đầu tiên, người ta nhận thấy rằng các hợp chất giàu Fe trong chuỗi hợp kim Al–20Si–2Fe–xCo (x = 1, 2, 3 và 4 wt %) đã được thúc đẩy hiệu quả để chuyển đổi từ các pha β-Al5FeSi dạng kim dài và các pha δ-Al4(Fe,Co)Si2 dạng tấm thô sang các pha dendritic α‑Al(Fe,Co,Mn)Si. Tỉ lệ chiều dài trên chiều rộng của các hạt giàu Fe đã giảm từ 22,5 xuống 12,5 khi bổ sung 3 wt % Co. Thông qua việc điều chỉnh phức tạp của Co và Mn, sự kết tủa của các pha α-Al(Fe,Co,Mn)Si trong các mẫu Al–20Si–2Fe–3Co–yMn đã được cải thiện thêm. Kết hợp với việc điều chỉnh hiệu quả của Co và Mn trên các hạt giàu Fe và sự tinh chế của nguyên tố P trên Si nguyên sinh, vi cấu trúc của các hợp kim thí nghiệm đã được tối ưu hóa hơn nữa. So với hợp kim cơ bản, độ cứng Brinell của hợp kim Al–20Si–2Fe–3Co–2Mn–0.03P đã được cải thiện rõ rệt, đạt mức cao tới 131 HB, tăng 61,7%.
Từ khóa
#Vi cấu trúc #Hợp kim Al-Si #Pha giàu sắt #Bổ sung Co #Mn #Thay đổi cấu trúc.Tài liệu tham khảo
W. Cheng, C. Y. Liu, and Z. J. Ge, “Optimizing the mechanical properties of Al–Si alloys through friction stir processing and rolling,” Mater. Sci. Eng., A 804, 140786 (2021).
X. Z. Zhang, D. T Wang, Y. X. Zhou, X. Y. Chong, X. Z. Li, H. T. Zhang, and H. Nagaumi, “Exploring crystal structures, stability and mechanical properties of Fe, Mn-containing intermetallics in Al–Si Alloy by experiments and first-principles calculations,” J. Alloys Compd. 876, 160022 (2021).
Y. Guo, Y. Wang, H. T. Chen, H. Y. Xu, M. L Hu, and Z. S. Ji, “Anisotropic elasticity, electronic structure and thermodynamic properties of Al–Fe–Si intermetallic compounds from first principles calculations,” Solid State Commun. 298, 113643 (2019).
C. B. Basak, A. Meduri, and N. H. Babu, “Influence of Ni in high Fe containing recyclable Al–Si cast alloys,” Mater. Des. 182, 108017 (2019).
C. D. Li, J. Z. Xu, J. J. Xu, Y. Shen, and M. Jin, “Rounded silicon edges on the surface of Al–Si alloy cylinder liner by means of mechanical grinding treatment,” Tribol. Int. 104, 204–211 (2016).
Q. L. Li, Y. Q. Zhu, B. Q. Li, W. W. Ding, Y. F. Lan, T. D. Xia, and Q. B. Du, “Effect of iron addition on the microstructures and properties of hypereutectic Al–20% Si alloys,” Mater. Res. Express 6, 016506 (2018).
K. Yu, S. j. LI, L. S. Chen, W. S. Zhao, and P. F. Li, “Microstructure characterization and thermal properties of hypereutectic Si–Al alloy for electronic packaging applications,” Trans. Nonferrous Met. Soc. China 22, 1412–1417 (2012).
G. Zhong, S. S. Wu, P. An, Y. W. Mao, and S. Z. Li, “Microstructure and properties of high silicon aluminum alloy with 2% Fe prepared by rheo-casting,” Trans. Nonferrous Met. Soc. China 20, 1603–1607 (2010).
C. Lin, S. S Wu, S. L Lü, P. An, and L. Wan, “Effects of ultrasonic vibration and manganese on microstructure and mechanical properties of hypereutectic Al–Si alloys with 2% Fe,” Intermetallics 32, 176–183 (2013).
G. Zhong, S. S. Wu, H. W. Jiang, and P. An, “Effects of ultrasonic vibration on the iron-containing intermetallic compounds of high silicon aluminum alloy with 2% Fe,” J. Alloys Compd. 492, 482–487 (2010).
L. Li, R. F. Zhou, Q. H. Cen, D. H. Lu, Y. H. Jiang, and R. Zhou, “Effect of cooling rate on the microstructure of semi-solid Al–25Si–2Fe alloy during electromagnetic stirring,” Trans. Indian Inst. Met. 66, 163–169 (2013).
D. H. Lu, Y. H. Jiang, G. S Guan, R. F. Zhou, Z. H. Li, and R. Zhou, “Refinement of primary Si in hypereutectic Al–Si alloy by electromagnetic stirring,” J. Mater. Process. Technol. 189, 13–18 (2007).
A. K. Srivastava, V. C. Srivastava, A. Gloter, and S. N. Ojha, “Microstructural features induced by spray processing and hot extrusion of an Al–18% Si–5% Fe–1.5% Cu alloy,” Acta Mater. 54, 1741–1748 (2006).
R. Ahmad and R. I. Marshall, “Effect of superheating on iron-rich plate-type compounds in Aluminium–Silicon alloys,” Int. J. Cast Met. Res. 15, 497–504 (2003).
S. S. Wu, C. Lin, S. L. Lü, and P. An, “Microstructure and mechanical properties of hypereutectic Al–Si alloy with 2% Fe prepared by semi-solid processs,” Solid State Phenom. 192–193, 130–135 (2013).
L. Li, R. F. Zhou, Y. H. Jiang, X. C. Wang, and R. Zhou, “Effect of manganese on the formation of Fe-rich phases in electromagnetic stirred hypereutectic Al–22Si alloy with 2% Fe,” Trans. Indian Inst. Met. 67, 861–867 (2014).
Y. Y. Zhang, S. H. Feng, C. Ding, H. R. J. Nodooshan, S. L. Ye, F. Jiang, Z. Li, M. Gu, and P. Yu, “Investigation of the influences of heat treatment on the microstructures and thermal properties of Al–20Si alloy fabricated by powder extrusion,” Mater. Charact. 168, 110522 (2020).
L. F. Mondolfo, Aluminum Alloy: Structure and Properties, 1st ed. (Butterworths, London), pp. 282–289 (1976).
F. Wang, Z. Y. Zhang, and Y. J. Ma, “Effect of Fe and Mn additions on microstructure and wear properties of spray-deposited Al–20Si alloy,” Mater. Lett. 58, 2442–2446 (2004).
M. F. Kilicaslan, F. Yilmaz, S. J. Hong, and O. Uzun, “Effect of Co on Si and Fe-containing intermetallic compounds (IMCs) in Al–20Si–5Fe alloys,” Mater. Sci. Eng., A 556, 716–721 (2012).
M. Sha, S. S. Wu, and L. Wan, “Combined effects of cobalt addition and ultrasonic vibration on microstructure and mechanical properties of hypereutectic Al–Si alloys with 0.7%,” Mater. Sci. Eng., A 554, 142–148 (2012).
K. Abedi and M. Emamy, “The effect of Fe, Mn and Sr on the microstructure and tensile properties of A356–10% SiC composite,” Mater. Sci. Eng., A 527, 3733–3740 (2010).
Z. P. Que and C. L. Mendis, “Formation of θ-Al13Fe4 and the multi-step phase transformations to α-Al8Fe2Si, β-Al5FeSi and δ-Al4FeSi2 in Al–20Si–0.7Fe alloy,” Intermetallics 127, 106960 (2020).
H. Y. Kim, T. Y. Park, S. W. Han, and H. M. Lee, “Effects of Mn on the crystal structure of α-Al(Mn,Fe)Si particles in A356 alloys,” J. Cryst. Growth 291, 207–211 (2006).
J. Wang, X. Liu, C. Lei, X. H. Mao, F. Luo, D. H. Liu, X. A. Fan, and Z. G. Luo, “Core loss reduction for Fe–6.5 wt % Si soft magnetic composites doped with Co element,” J. Magn. Magn. Mater. 502, 166553 (2020).
M. Zuo, D. G. Zhao, X. Y. Teng, H. R. Geng, and Z. S. Zhang, “Effect of P and Sr complex modification on Si phase in hypereutectic Al–30Si alloys,” Mater. Des. 47, 857–864 (2013).
V. S. Zolotorevsky, N. A. Belov, and M. V. Glazoff, “Chapter one-alloying elements and dopants: phase diagrams,” Casting Aluminum Alloys, 1st ed. (Elsevier, London), pp. 1–93 (2007).
G. G. Petzow and G. G. Effenberg, “Ternary alloys: a comprehensive compendium of evaluated constitutional data and phase diagrams,” Int. Mater. Rev. 34, 211–212 (1989).
L. A. Narayanan, F. H. Samuel, and J. E. Gruzleski, “Crystallization behavior of iron-containing intermetallic compounds in 319 aluminum alloy,” Metall. Mater. Trans. A 25, 1761–1773 (1994).