The Effect of Electromagnetic Stirring on the Microstructural and Mechanical Properties of A356 Casting Alloy

Abstract

Aluminium casting alloys, having high strength, high corrosion resistance, high thermal conductivity and low density, are widely used in automotive and many other industrial areas. However, to meet new demands from the industry for superior properties the conventional cast aluminium alloys still need further improvements. In recent years, the desire of new processes to improve the properties of aluminium casting alloys resulted in new researches into high performance and low cost processes such as semi solid forming. Semi-solid forming processes are widely used for Al-Si casting alloys having large eutectic proportions, high fluidity and good castability such as the A356 alloy. In this process the morphology of the primary alpha phase and the formation of thixotropic material structure play an important role. There are several techniques for producing thixotropic materials through degenerating the dendrites and the most effective of them is electromagnetic stirring. In this study, the effect of electromagnetic stirring on the microstructural and mechanical properties during solidification of A356 alloy which has been produced with electromagnetic stirring has been investigated.

Keywords

• A356 Aluminium alloys, Electromagnetic stirring, Semi–solid forming.

A356 Döküm Alaşımında Elektromanyetik Karıştırmanın Mikroyapı ve Mekanik Özelliklere Etkisi

Öz

Alüminyum döküm alaşımları, yüksek mukavemet, yüksek korozyon dayanımı, yüksek termal iletkenlik ve düşük yoğunluk gibi üstün özelliklerinden dolayı başta otomotiv olmak üzere birçok endüstriyel alanlarda yaygınca kullanılmaktadır. Ancak gelişen teknolojiyle birlikte alüminyum dökümlerinin kalitesinin artırılmasına ihtiyaç duyulmaktadır. Alüminyum dökümlerinin kalitesinin artırılmasına yönelik yeni proses arayışları, son yıllarda yarı katı şekillendirme tekniği gibi üstün mukavemet özellikleri ve düşük maliyet ile ön plana çıkan yeni proseslerin araştırılmasına yol açmıştır. Yarı katı şekillendirme prosesi, çoğunlukla yüksek miktarda Al-Si ötektik fazı içerdikleri için çok iyi akışkanlık ve dökülebilirliğe sahip olan A356 gibi döküm alaşımlarına uygulanır. Bu proseste primer alfa fazının morfolojisi ve tiksotropik özellikteki malzeme üretimi önemli rol oynamaktadır. Tiksotropik özelliğe sahip malzeme üretmek yani katılaşma sırasında dentritik yapının bozulmasını sağlamak için birçok yöntem vardır ve bu yöntemler arasında en etkilisi elektromanyetik karıştırma tekniğidir. Yapılan bu çalışmada hazırlanan deneysel amaçlı elektromanyetik karıştırma düzeneğiyle A356 döküm alaşımına katılaşma esnasında uygulanan farklı şiddetlerdeki karıştırmanın mikroyapı ve mekanik özelliklerine etkilerinin araştırılması amaçlanmıştır. Uygulanan elektromanyetik karıştırmayla dentrit kollarının kırılması ve bu prosesin malzeme özelliklerine etkileri incelenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• A356 alüminyum alaşımları, Elektromanyetik karıştırma, Yarı-Katı şekillendirme.

References

1. Bae, J.W., Kim, T.W., Kang, C.G. 2007. “Experimental investigation for rheology process of al-7 % si aluminum alloy with electromagnetic system”, J. Mater. Process. Technol. (191), 165-169.
2. Birol, Y. 2006. “AA6061 alaşımında tiksotropik yapı elde edilmesi”, 13. Uluslararası Metalurji ve Malzeme Kongresi Bildiriler Kitabı, İstanbul. s. 1752-1759.
3. Birol, Y., Çakır, O., Alageyik, F. 2006. “Elektromanyetik karıştırma ile tiksotropik alüminyum biyet üretimi”, 13. Uluslararası Metalurji ve Malzeme Kongresi Bildiriler Kitabı, İstanbul. s. 1704-1712.
4. Brabazon, D., Browne D.J., Carr, A.J. 2002. “Mechanical stir casting of aluminium alloys from the mushy state : Process, Microstructure and Mechanical properties”, Materials Science and Engineering A, 326. Page: 370381.
5. Chiarmetta, G. 1996. “Thixoforming of automobile components”, in: Proceedings of the Fourth İnternational Conference on Semi-Solid Processing of Alloys and Composites. Page: 204-207.
6. Flemings, M.C. 1990. “Behaviour of Metal alloys in semsolid state”, in: ASM International Edward Campbell Memorial Lecture.
7. Hafız, M.F., Kobayashi, T. 1994. “The contribution of microstructure to the fracture toughness of hypoeutectic Al-Si casting alloy”, in: Proceedings of the Forth international Conference on Aluminium Alloys. Page: 107-114.
8. Haga T., Kapranos, P. 2002. “Billetless simple thixoforming process”, Journal of Materials Processing Technology. (130-131), 581-586.

9. Jung, B.I., Jung, C.H., Han, T.K., Kim, Y.H. 2001. “Electromagnetic stirring and sr modification in A356 alloy”, J. Mater. Process. Technol. (111), 69-73.
10. Kang, C.G., Bae J.W., Kim, B.M. 2007. The grain size control of a356 aluminum alloy by horizontal electromagnetic stirring for rheology forging, J. Mater. Process. Technol. Vol. (187-188), 344-348.
11. Kenney, M.P., Courtios, J.A., Evans, R.D., Farrior, G.M., Kyonka, C.P., Koch, A.A., Young, K.P. 1998. “Semi solid Metal casting and forging”, New and Emerging Processes, Metals Handbook, Ninth Edition. (15), 327338.
12. Kirkwood, D.H. 1994. “Semisolid metal processing”, International Materials Reviews. 39 (5), 173-189.
13. Sigworth, G. K., Kuhn, T. A. 2007. “Refinement of aluminium casting alloys”, AFS Transactions, Vol. (115), 1-12.
14. Spencer, D.B., Mehrabian, R., Flemings, M.C. 1972 Metall. Mater. Trans A 3. pp. 1925-1932.
15. Tahamtan, S., Fadavi Boostani A., Nazemi, H. 2009. “Mechanical properties and fracture behavior of thixoformed, rheocast and gravity-cast A356 alloy”, Journal of Alloys and Compounds 468. Page: 107-114.