Co Katkılı Al-30Si-5Fe Alaşımlarının Mikroyapılarının ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi

Year 2020, Volume: 10 Issue: 1, 1 - 6, 25.06.2020

M.fatih Kılıçaslan Seyit Çağlar Cengiz Temiz , Orhan Uzun

Abstract

Bu çalışmada geleneksel döküm Al–30Si–5Fe–XCo (X = 0, 1, 3 ve 5) alaşımlarının mikroyapısal ve mekanik özelliklerine kobalt
katkısının etkileri araştırılmıştır. Bu kapsamda, Al-30Si-5Fe-XCo (X = 0, 1, 3 ve 5 ağ.%) kompozisyonundaki alaşımları, Al (%99.99
saflıkta), Si (%99.999 saflıkta), Fe (%99.999 saflıkta) ve Co (%99.999 saflıkta) elementleri kullanılarak hazırlanmıştır. Master alaşımlar
indüksiyon eritme ocağında üretilmişlerdir. Bütün üretim süreçleri Ar atmosferinde gerçekleştirilmiştir. Numunelerin mikroyapıları
X-ışını difraktometresi (XRD), optik mikroskobu (OM) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) yardımıyla incelenmiştir. Mikrosertlik
ölçümleri Vickers uçlu bir mikrosertlik test cihazı ile yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar göstermiştir ki; Al-Si-Fe alaşımlarına yapılan
yeterli miktardaki Co katkısı Fe-içeren intermetaliklerin morfolojilerini uzun çubuk/iğne benzeri yapıdan kısa çubuk benzeri yapıya
dönüştürmekte ve onların mikroyapı içerisinde homojen bir şekilde dağılımını sağlamaktadır. Geleneksel döküm Al-Si alaşımlarına
yapılan Co katkısı arttıkça hem birincil Si fazlarının hem de Fe-içeren intermetaliklerin ortalama tane boyutlarının azalmasına neden
olmaktadır. XRD analizlerine göre, master alaşımların mikroyapılarında birincil silisyum, α-Al ve δ-Al4FeSi2 intermetalik fazları
belirgin bir şekilde ortaya çıkmaktadır. Yapılan %1 kobalt katkısı sertlik değerinin azalmasına neden olurken %3 ve 5 kobalt katkıları
sertlik değerlerinin artışına neden olmuştur.

Keywords

Al-Si alaşımları, Fe-içeren intermetalik bileşikler, Geleneksel döküm, Mikroyapı

Supporting Institution

Tübitak

Project Number

110M517

Thanks

Bu çalışma, TÜBİTAK (Proje No: 110M517) tarafından desteklenmiştir. Katkılarından dolayı TÜBİTAK’a teşekkürü borç biliriz.

Investigation of Microstructures and Mechanical Properties of Co-Doped Al-30Si-5Fe Alloys

Abstract

In this study, effects of cobalt addition on the microstructure and mechanical properties of conventional cast Al-30Si-5Fe-XCo(X
= 0, 1, 3 and 5) alloys were investigated. In this context, elemental Al (99.9% purity), Si (99.999% purity), Fe (99.999% purity) and
Co (99.999% purity) were used to prepare the alloys in composition of Al-30Si-5Fe-XCo(X = 0, 1, 3 and 5 wt.%). The master alloys
were produced in an induction heating melter. All production processes were performed in Ar atmosphere. The microstructures of
samples were investigated using X-ray diffractometry (XRD), optical microscope (OM) and scanning electron microscopy (SEM).
A Vickers microhardness tester was used for microhardness measurements. The results showed that sufficient amount of Co addition
alters morphology of Fe-bearing intermetallic compounds (IMCs) from long rod/needle-like to short rod-like, and leads to a more
homogenous distribution of them in the microstructure. As the Co contribution to conventional cast Al-Si alloys increases, both
the primary Si phases and the Fe-containing intermetallics decrease in average grain. According to X-ray analyzes, the intermetallic
phases of primary silicon, α-Al and δ-Al4FeSi2 appear clearly in the microstructures of the master alloys. While 1% of cobalt additive
decreased the hardness, 3% and 5% of cobalt additive increased the hardness.

Keywords

Al-Si alloys, Fe-bearing intermetallics, Traditional casting, Microstructure

Project Number

110M517

References

• Hedge, S., Prabhu, K. N. 2008. Modification of eutectic silicon in Al-Si alloys. J. Mater Sci., 43: 3009-3027.
• Hong, S.J., Suryanarayana, C. 2005. Mechanical properties and fracture behavior of an ultrafine-grained Al-20 wt pct Si alloy. Metall. Mater. Trans. A., 36A: 715-723.
• Kang, Z., Nakata, K., Li, Y. 2007. Hard thick-film and wear resistance of Al-50Si-10M ternary alloys on A6063 aluminum alloy coated by low pressure plasma spraying. Surf. Coat. Technol., 201: 4999-5002.
• Knuutinen, A., Nogita, K., McDonald, S. D., Dahle, A. K. 2001. Modification of Al-Si alloys with Ba, Ca, Y and Yb. J. Light Met., 1: 229-240.
• Mulazimoglu, M. H., Zaluska, A., Gruzleski, J. E., Paray, F. 1996. Electron microscope study of Al-Fe-Si intermetallics in 6201 aluminum alloy. Metall. Trans. A., 27: 929.
• Raghavan, V. 2011. Al-Fe-Si (Aluminum-Iron-Silicon). J. Phase Equilib., 32-2: 140-142.
• Seifeddine, S. 2007. Vilmer Project-5.2 Casting, Jönköping University The School of Enginnering Component Technology, Sweeden, December, pp. 5-6.
• Sha, M., Wu S., Zhong, G., An, P. 2011. Varietion of Microstructure of RE-containing Al20Si2Cu1Ni0.6RE alloy with different cobalt contents. J. Alloys Compd., 509: 252-257.
• Srivastava, V.C., Mandal, R.K., Ojha, S.N. 2004. Evolution of microstructure in spray formed Al-18%Si alloy. Mater. Sci. Eng. A., 383: 14-20.
• Wang, F., Zhang, J., Xiong B., Zhang, Y. 2009. Effect of Fe and Mn additions on microstructure and mechanical properties of spray-deposited Al-20Si-3Cu-1Mg alloy. Mater. Charact., 60: 384-388.
• Zhang, Q., Liu X., Dai, H. 2009. Re-formation of AlP compound in Al-Si melt. J. Alloys Compd., 480: 376-381.
• Zhu, J. M., Fu, H. M., Zhang, H. F., Wang, A. M., Li, H., Hu, Z. Q. 2010. Synthesis and properties of multiprincipal component AlCoCrFeNiSix Alloys. Mater. Sci. Eng. A., 527: 7210-7214.