Published September 17, 2018 | Version v1
Publication Open

Effect of Solidification Processing Parameters and Silicon Content on the Dendritic Spacing and Hardness in Hypoeutectic Al-Si Alloys

Creators

  • 1. Universidade Federal Fluminense

Description

Aluminium with silicon as alloying element, form a class of material providing the most significant part of all material casting manufactured materials. These alloys have a wide range of applications in the automotive and aerospace industries. It is widely recognized that moderate addition of silicon to aluminum, significantly improves the resulting mechanical properties. Hypoeutectic Al-Si alloys were used in the present experimental study to investigate the solidification parameters effect and Si 3-5 wt% addition on the microstructural features and resulting hardness in a vertical directional solidification system. The hypoeutectic alloys were directionally solidified under transient heat flow conditions in a range of cooling rates from 0.3 to 4 ºC/s. Characterization analyses by optical microscopy indicate clearly that secondary dendritic arm spacing (λ2) increases significantly with the decrease in solidification speed (SP) and cooling rate (Ṫ). On the other hand, experimental growth laws relating the secondary dendritic arm spacing (λ2) to the solidification speed (SP) and cooling rate (Ṫ) indicate that Si addition from 3 wt% to 5 wt% has induced a thickening effect leading to increase in λ2 . While, experimental results have shown that the resulting hardness increase as solidification processing parameters (SP and Ṫ ) increase. Results of Vickers hardness test for Al-5 wt% Si alloy has hardness increase of 18 % from that of Al-3 wt% Si alloy with mean values of 26 and 22 HV, respectively.

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

Translated Description (Arabic)

الألومنيوم مع السيليكون كعنصر سبيكة، يشكل فئة من المواد التي توفر الجزء الأكثر أهمية من جميع المواد المصنعة لصب المواد. هذه السبائك لديها مجموعة واسعة من التطبيقات في صناعات السيارات والفضاء. من المعترف به على نطاق واسع أن الإضافة المعتدلة للسيليكون إلى الألومنيوم، تحسن بشكل كبير الخواص الميكانيكية الناتجة. تم استخدام سبائك السي قليلة التأثر في الدراسة التجريبية الحالية للتحقيق في تأثير معلمات التصلب وإضافة السيليكون بنسبة 3-5 ٪ بالوزن على السمات الهيكلية الدقيقة والصلابة الناتجة في نظام التصلب الاتجاهي العمودي. تم تصلب السبائك قليلة التأثر اتجاهيًا في ظل ظروف تدفق الحرارة العابرة في نطاق من معدلات التبريد من 0.3 إلى 4 درجات مئوية/ثانية. تشير تحليلات التوصيف عن طريق الفحص المجهري البصري بوضوح إلى أن تباعد الذراع التغصني الثانوي (λ 2) يزداد بشكل كبير مع انخفاض سرعة التصلب (SP) ومعدل التبريد (??). من ناحية أخرى، تشير قوانين النمو التجريبية التي تربط تباعد الذراع التغصني الثانوي (λ 2) بسرعة التصلب (SP) ومعدل التبريد (??) إلى أن إضافة Si من 3 ٪ بالوزن إلى 5 ٪ بالوزن قد أحدثت تأثير سماكة مما أدى إلى زيادة في λ 2 . في حين أظهرت النتائج التجريبية أن الصلابة الناتجة تزداد مع زيادة معلمات معالجة التصلب (SP و). نتائج اختبار صلابة فيكرز لسبائك الألمنيوم 5 ٪ بالوزن زيادة صلابة بنسبة 18 ٪ من سبائك الألمنيوم 3 ٪ بالوزن مع قيم متوسطة 26 و 22 هرتز، على التوالي.

Translated Description (French)

L'aluminium avec du silicium comme élément d'alliage, forme une classe de matériaux fournissant la partie la plus importante de tous les matériaux fabriqués par moulage. Ces alliages ont un large éventail d'applications dans les industries automobile et aérospatiale. Il est largement reconnu que l'ajout modéré de silicium à l'aluminium améliore considérablement les propriétés mécaniques résultantes. Les alliages Al-Si hypoeutectiques ont été utilisés dans la présente étude expérimentale pour étudier l'effet des paramètres de solidification et l'addition de Si 3-5 % en poids sur les caractéristiques microstructurales et la dureté résultante dans un système de solidification directionnelle verticale. Les alliages hypoeutectiques ont été solidifiés directionnellement dans des conditions de flux thermique transitoire dans une plage de vitesses de refroidissement de 0,3 à 4 ºC/s. Les analyses de caractérisation par microscopie optique indiquent clairement que l'espacement des bras dendritiques secondaires (λ2) augmente de manière significative avec la diminution de la vitesse de solidification (SP) et de la vitesse de refroidissement (?). D'autre part, les lois de croissance expérimentales reliant l'espacement des bras dendritiques secondaires (λ2) à la vitesse de solidification (SP) et à la vitesse de refroidissement (?) indiquent que l'addition de Si de 3 % en poids à 5 % en poids a induit un effet épaississant conduisant à une augmentation de λ2 . Tandis que, les résultats expérimentaux ont montré que la dureté résultante augmente à mesure que les paramètres de traitement de solidification (SP et) augmentent. Les résultats du test de dureté Vickers pour l'alliage Al-5 % en poids de Si ont une augmentation de dureté de 18 % par rapport à celle de l'alliage Al-3 % en poids de Si avec des valeurs moyennes de 26 et 22 HV, respectivement.

Translated Description (Spanish)

El aluminio con silicio como elemento de aleación, forma una clase de material que proporciona la parte más significativa de todos los materiales fabricados por fundición de materiales. Estas aleaciones tienen una amplia gama de aplicaciones en las industrias automotriz y aeroespacial. Es ampliamente reconocido que la adición moderada de silicio al aluminio mejora significativamente las propiedades mecánicas resultantes. Se utilizaron aleaciones de Al-Si hipoeutécticas en el presente estudio experimental para investigar el efecto de los parámetros de solidificación y la adición de Si 3-5% en peso en las características microestructurales y la dureza resultante en un sistema de solidificación direccional vertical. Las aleaciones hipoeutécticas se solidificaron direccionalmente en condiciones de flujo de calor transitorio en un intervalo de velocidades de enfriamiento de 0,3 a 4 ºC/s. Los análisis de caracterización por microscopía óptica indican claramente que el espaciamiento del brazo dendrítico secundario (λ2) aumenta significativamente con la disminución de la velocidad de solidificación (SP) y la velocidad de enfriamiento (ο). Por otro lado, las leyes de crecimiento experimental que relacionan el espaciamiento del brazo dendrítico secundario (λ2) con la velocidad de solidificación (SP) y la velocidad de enfriamiento (φ) indican que la adición de Si del 3% en peso al 5% en peso ha inducido un efecto de espesamiento que conduce a un aumento en λ2 . Mientras tanto, los resultados experimentales han demostrado que la dureza resultante aumenta a medida que aumentan los parámetros de procesamiento de solidificación (SP y?). Los resultados de la prueba de dureza Vickers para la aleación de Al-5% en peso de Si tienen un aumento de dureza del 18 % con respecto a la de la aleación de Al-3% en peso de Si con valores medios de 26 y 22 HV, respectivamente.

Files

1516-1439-mr-21-06-e20180333.pdf.pdf

Files (4.9 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
md5:3355b5744b936b86e38131752533eccb
4.9 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تأثير معلمات معالجة التصلب ومحتوى السيليكون على التباعد التغصني والصلابة في سبائك السي
Translated title (French)
Effet des paramètres de traitement de solidification et de la teneur en silicium sur l'espacement dendritique et la dureté dans les alliages Al-Si hypoeutectiques
Translated title (Spanish)
Efecto de los parámetros de procesamiento de solidificación y el contenido de silicio en el espaciado dendrítico y la dureza en aleaciones de Al-Si hipoeutécticas

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2892295351
DOI
10.1590/1980-5373-mr-2018-0333

Is supplement to
https://openalex.org/W4210754098 (Other)
https://openalex.org/W3205769914 (Other)
https://openalex.org/W3143049959 (Other)
https://openalex.org/W2992237085 (Other)
https://openalex.org/W2965965035 (Other)
https://openalex.org/W2367565301 (Other)
https://openalex.org/W1997309910 (Other)
https://openalex.org/W1994113650 (Other)
https://openalex.org/W1982751825 (Other)
https://openalex.org/W1979659544 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Brazil

References

  • https://openalex.org/W1981599728
  • https://openalex.org/W1982307840
  • https://openalex.org/W1992889588
  • https://openalex.org/W1997326252
  • https://openalex.org/W2005818270
  • https://openalex.org/W2013152765
  • https://openalex.org/W2013793505
  • https://openalex.org/W2013921894
  • https://openalex.org/W2015773814
  • https://openalex.org/W2035833206
  • https://openalex.org/W2040030393
  • https://openalex.org/W2073092041
  • https://openalex.org/W2075304661
  • https://openalex.org/W2093721091
  • https://openalex.org/W2093750675
  • https://openalex.org/W2106710405
  • https://openalex.org/W2148062949
  • https://openalex.org/W2411421060
  • https://openalex.org/W2790216846
  • https://openalex.org/W4300636828
  • https://openalex.org/W4394304288