The Effect of Sr Modification and Holding Time on Si Morphology and Mechanical Properties of ETIAL 195 Alloy

Abstract

Hypereutectic Al-Si alloys are typically used in applications where wear resistance is required. The primary factor that determines the wear properties is the morphology of Si in these types of alloys. Pouring temperature is one of the ways to control Si size and shape. On the other hand, bifilm defects that may be present in the liquid can significantly alter the morphology of Si acting as a heterogeneous nucleant. Therefore in this work, castings were made at 800 °C with varying holding time and the effects of bifilm on the Si morphology was studied. Bifilm content was measured by Reduced Pressure Test and image analysis was used to characterize Si morphology. In addition, tensile tests were carried out to correlate Si morphology with mechanical properties.

Keywords

• -

ETİAL 195 Alaşımında Sr Modifikasyonu ve Tutma Süresinin Si Morfolojisi ve Mekanik Özelliklere Etkisi

Abstract

Ötektik üstü Si içeren Al-Si alaşımları tipik olarak aşınmaya karşı direnç arzu edilen parçalarda uygulama alanı bulmaktadır. Aşınma direncini arttıran en temel parametre, Si morfolojisidir. Ötektik üstü alaşımlarda, Si yapısı döküm sıcaklığından etkin bir şekilde etkilenmektedir. Ancak, döküm sırasında oluşabilecek bifilm hataları Si için potansiyel heterojen çekirdek kaynağı olabilmektedirler. Bu doğrultuda bu çalışmada, 800 °C ergitme sıcaklığın farklı bekleme süreleri sonrasında dökümler yapılarak, sıvı metal içerisinde var olabilecek bifilmlerin Si morfolojisi üzerine etkisi incelenmiştir. Bifilm miktarı, sıvı metalden alınan vakum altında katılaşma testi sonrasında elde edilen numunelerin kesit alanındaki görüntü analizi ile tespit edilmiştir. Üretilen numunelerin mikroyapıları üzerinde de görüntü analizi yapılarak Si morfolojisindeki değişim incelenmiştir. Aynı zamanda her parametre için çekme testi yapılarak Si morfolojisi ile mekanik özellikler arası ilişki ortaya çıkartılmıştır

Keywords

• ETİAL 195, Sr modifikasyonu, Si morfolojisi, Mekanik özellikler, Tutma süresi

References

1. Matsuura K, Kudoh M, Kinoshita H, Takahashi H. “Precipitation of Si Particles in a Super-Rapidly Solidified Al–Si Hypereutectic Alloy”. Materials Chemistry and Physics, 81(2–3), 393-395, 2003.
2. Xu CL, Jiang QC. “Morphologies of Primary Silicon in Hypereutectic Al–Si Alloys With Melt Overheating Temperature and Cooling Rate”. Materials Science and Engineering: A, 437(2), 451-455, 2006.
3. Li Q, Xia T, Lan Y, Zhao W, Fan L, Li P. “Effect of Rare Earth Cerium Addition on the Microstructure and Tensile Properties of Hypereutectic Al–20%Si Alloy”. Journal of Alloys and Compounds, 562(1), 25-32, 2013.
4. Chien CW, Lee SL, Lin JC, Jahn MT. “Effects of Sip Size and Volume Fraction on Properties of Al/Sip Composites”. Materials Letters, 52(4-5), 334-341, 2002.
5. Shi WX, Gao B, Tu GF, Li SW. “Effect of Nd on Microstructure and Wear Resistance of Hypereutectic Al–20%Si Alloy”. Journal of Alloys and Compounds, 508(2), 480-485, 2010.
6. Zhao LZ, Zhao MJ, Song LJ, Mazumder J. “Ultra-Fine Al–Si Hypereutectic Alloy Fabricated by Direct Metal Deposition”. Materials & Design, 56(1), 542-548, 2014.
7. Hu X, Jiang F, Ai F, Yan H. “Effects of Rare Earth Er Additions on Microstructure Development and Mechanical Properties of Die-Cast ADC12 Aluminum Alloy”. Journal of Alloys and Compounds, 538(1), 21-27, 2012.
8. Ward PJ, Atkinson HV, Anderson PRG, Elias LG, Garcia B, Kahlen L, Rodriguez-ibabe JM. “Semi-Solid Processing of Novel MMCs Based On Hypereutectic Aluminium-Silicon Alloys”. Acta Materialia, 44(5), 1717-1727, 1996.

9. Kang HS, Yoon WY, Kim KH, Kim MH, Yoon YP. “Microstructure Selections in the Undercooled Hypereutectic Al–Si Alloys”. Materials Science and Engineering: A, 404(1-2), 117-123, 2005.
10. Li Q, Xia T, Lan Y, Li P, Fan L. “Effects of Rare Earth Er Addition on Microstructure and Mechanical Properties of Hypereutectic Al–20% Si Alloy”. Materials Science and Engineering: A, 588(1), 97-102, 2013.
11. Uludağ M, Gemi L, Eryılmaz MR, Dışpınar D. “Etial 195 Alaşiminda Sr Modifikasyonu ve Tutma Süresinin Si Morfolojisi Ve Mekanik Özelliklere Etkisi”. 15th International Materials Symposium, Denizli, Turkey, 15-17 October 2014.