Published February 18, 2023 | Version v1
Publication Open

The influence of NbB inoculation on dendritic spacing and grain size of an aluminum 2017 alloy at different cooling rates

Creators

  • 1. Universidade Federal de São Carlos
  • 2. Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)

Description

The Al-4Cu-Mg 2017 alloy is a significant Al extrusion alloy. As a result, knowing its behavior in terms of grain refining during casting stages becomes critical for the next processing steps. In the face of the shortcomings exhibited by TiB inoculants, the addition of NbB could be tested for this alloy as an alternative. The present article investigates the effects of NbB addition on grain size (GS), on secondary dendrite arm spacing (λ2), and on hardness of centrifugally cast (CC) and directionally solidified (DS) 2017 alloy samples, encompassing a broad range of cooling rates and solidification conditions. The λ2 did not change much as a result of the NbB inoculation, either for DS or CC samples, decreasing from 7.2 to 7.0 μm in the case of the 4-mm-thick CC samples and increasing from 17.0 to 22.5 μm in the case of the DS samples. The average GS, on the other hand, reduced from 293 to 136 μm for the NbB-containing CC samples and from 756 to 313 μm for the DS samples associated with cooling rates of 10 K/s. Both processes can achieve nearly the same GS reduction ratio, namely 2.2 for the CC and 2.5 for the DS. This implies that GS reduction ratio was barely affected if similar cooling rates were compared while taking the experimental range for both processes into account. Moreover, Vickers hardness results revealed that GS had little influence on this property for both alloys studied. The experimentally obtained data translated a variety of solidification condition outlines for the 2017 alloy. Through this data, the understanding of an alternative inoculant in a significant Al alloy series advanced significantly.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

سبيكة Al -4Cu - Mg 2017 هي سبيكة بثق Al كبيرة. ونتيجة لذلك، تصبح معرفة سلوكها من حيث تكرير الحبوب أثناء مراحل الصب أمرًا بالغ الأهمية لخطوات المعالجة التالية. في مواجهة أوجه القصور التي أظهرتها لقاحات TiB، يمكن اختبار إضافة NbB لهذه السبيكة كبديل. تبحث هذه المقالة في تأثيرات إضافة NbB على حجم الحبوب (GS)، وعلى تباعد الذراع التغصني الثانوي (λ 2)، وعلى صلابة عينات سبائك الصب بالطرد المركزي (CC) والتصلب الاتجاهي (DS) 2017، بما في ذلك مجموعة واسعة من معدلات التبريد وظروف التصلب. لم يتغير λ 2 كثيرًا نتيجة لتلقيح NbB، إما لعينات DS أو CC، حيث انخفض من 7.2 إلى 7.0 ميكرومتر في حالة عينات CC بسماكة 4 مم وزاد من 17.0 إلى 22.5 ميكرومتر في حالة عينات DS. من ناحية أخرى، انخفض متوسط GS من 293 إلى 136 ميكرومتر لعينات CC المحتوية على NbB ومن 756 إلى 313 ميكرومتر لعينات DS المرتبطة بمعدلات التبريد البالغة 10 K/s. يمكن أن تحقق كلتا العمليتين نفس نسبة تخفيض GS تقريبًا، أي 2.2 لـ CC و 2.5 لـ DS. وهذا يعني أن نسبة تخفيض GS بالكاد تأثرت إذا تمت مقارنة معدلات التبريد المماثلة مع أخذ النطاق التجريبي لكلا العمليتين في الاعتبار. علاوة على ذلك، كشفت نتائج صلابة فيكرز أن GS كان له تأثير ضئيل على هذه الخاصية لكلا السبائك التي تمت دراستها. ترجمت البيانات التي تم الحصول عليها تجريبياً مجموعة متنوعة من الخطوط العريضة لحالة التصلب لسبائك 2017. من خلال هذه البيانات، تقدم فهم اللقاح البديل في سلسلة كبيرة من سبائك الألومنيوم بشكل كبير.

Translated Description (French)

L'alliage Al-4Cu-Mg 2017 est un alliage d'extrusion Al important. Par conséquent, connaître son comportement en termes de raffinage des grains pendant les étapes de coulée devient essentiel pour les prochaines étapes de traitement. Face aux défauts présentés par les inoculants TiB, l'ajout de NbB pourrait être testé pour cet alliage comme alternative. Le présent article étudie les effets de l'addition de NbB sur la taille des grains (GS), sur l'espacement des bras de dendrite secondaire (λ2) et sur la dureté des échantillons d'alliages moulés par centrifugation (CC) et solidifiés directionnellement (DS) 2017, englobant une large gamme de vitesses de refroidissement et de conditions de solidification. Le λ2 n'a pas beaucoup changé à la suite de l'inoculation de NbB, que ce soit pour les échantillons DS ou CC, diminuant de 7,2 à 7,0 μm dans le cas des échantillons CC de 4 mm d'épaisseur et augmentant de 17,0 à 22,5 μm dans le cas des échantillons DS. La GS moyenne, en revanche, a été réduite de 293 à 136 μm pour les échantillons CC contenant du NbB et de 756 à 313 μm pour les échantillons DS associés à des vitesses de refroidissement de 10 K/s. Les deux processus peuvent atteindre presque le même taux de réduction GS, à savoir 2,2 pour le CC et 2,5 pour le DS. Cela implique que le rapport de réduction des GS était à peine affecté si des vitesses de refroidissement similaires étaient comparées tout en tenant compte de la plage expérimentale pour les deux processus. De plus, les résultats de dureté Vickers ont révélé que GS avait peu d'influence sur cette propriété pour les deux alliages étudiés. Les données obtenues expérimentalement ont traduit une variété de schémas de conditions de solidification pour l'alliage 2017. Grâce à ces données, la compréhension d'un inoculant alternatif dans une série importante d'alliages d'aluminium a considérablement progressé.

Translated Description (Spanish)

La aleación Al-4Cu-Mg 2017 es una aleación de extrusión de Al significativa. Como resultado, conocer su comportamiento en términos de refinación de grano durante las etapas de fundición se vuelve crítico para los próximos pasos de procesamiento. Ante las deficiencias que presentan los inoculantes de TiB, se podría probar la adición de NbB para esta aleación como alternativa. El presente artículo investiga los efectos de la adición de NbB en el tamaño de grano (GS), en el espaciado del brazo de la dendrita secundaria (λ2) y en la dureza de las muestras de aleación de 2017 fundidas centrífugamente (CC) y solidificadas direccionalmente (DS), que abarcan una amplia gama de velocidades de enfriamiento y condiciones de solidificación. El λ2 no cambió mucho como resultado de la inoculación de NbB, ya sea para muestras de DS o CC, disminuyendo de 7.2 a 7.0 μm en el caso de las muestras de CC de 4 mm de espesor y aumentando de 17.0 a 22.5 μm en el caso de las muestras de DS. El GS promedio, por otro lado, se redujo de 293 a 136 μm para las muestras de CC que contienen NbB y de 756 a 313 μm para las muestras de DS asociadas con velocidades de enfriamiento de 10 K/s. Ambos procesos pueden lograr casi la misma relación de reducción de GS, a saber, 2.2 para el CC y 2.5 para el DS. Esto implica que la relación de reducción de GS apenas se vio afectada si se compararon velocidades de enfriamiento similares teniendo en cuenta el rango experimental para ambos procesos. Además, los resultados de dureza de Vickers revelaron que el GS tuvo poca influencia en esta propiedad para ambas aleaciones estudiadas. Los datos obtenidos experimentalmente tradujeron una variedad de esquemas de condiciones de solidificación para la aleación de 2017. A través de estos datos, la comprensión de un inoculante alternativo en una serie significativa de aleaciones de Al avanzó significativamente.

Files

latest.pdf.pdf

Files (1.4 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:439a4106915b469be1af01b0c9304861
1.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تأثير تلقيح NbB على التباعد التغصني وحجم حبيبات سبيكة الألومنيوم 2017 بمعدلات تبريد مختلفة
Translated title (French)
L'influence de l'inoculation de NbB sur l'espacement dendritique et la taille des grains d'un alliage d'aluminium 2017 à différentes vitesses de refroidissement
Translated title (Spanish)
La influencia de la inoculación de NbB en el espaciado dendrítico y el tamaño de grano de una aleación de aluminio 2017 a diferentes velocidades de enfriamiento

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4321351665
DOI
10.1007/s00170-023-11104-x

Is supplement to
https://openalex.org/W3102567326 (Other)
https://openalex.org/W2383118468 (Other)
https://openalex.org/W2373394917 (Other)
https://openalex.org/W2362061090 (Other)
https://openalex.org/W2353373575 (Other)
https://openalex.org/W2351799775 (Other)
https://openalex.org/W2316124964 (Other)
https://openalex.org/W2026545429 (Other)
https://openalex.org/W1659936574 (Other)
https://openalex.org/W1603813287 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Brazil

References

  • https://openalex.org/W1980268538
  • https://openalex.org/W1999405118
  • https://openalex.org/W2004845591
  • https://openalex.org/W2009083020
  • https://openalex.org/W2011168557
  • https://openalex.org/W2019703358
  • https://openalex.org/W2029742856
  • https://openalex.org/W2038166502
  • https://openalex.org/W2049068519
  • https://openalex.org/W2054112589
  • https://openalex.org/W2089969323
  • https://openalex.org/W2094445058
  • https://openalex.org/W2157743688
  • https://openalex.org/W2326327307
  • https://openalex.org/W2460479292
  • https://openalex.org/W2510414379
  • https://openalex.org/W2557196258
  • https://openalex.org/W2582454100
  • https://openalex.org/W2744786006
  • https://openalex.org/W2768562572
  • https://openalex.org/W2894942938
  • https://openalex.org/W2983466903
  • https://openalex.org/W3043110308
  • https://openalex.org/W3115947878
  • https://openalex.org/W3117074544
  • https://openalex.org/W3119460928
  • https://openalex.org/W3195998872
  • https://openalex.org/W4206056593
  • https://openalex.org/W4212998140
  • https://openalex.org/W4214937976
  • https://openalex.org/W4241137673