Published December 16, 2022 | Version v1
Publication Open

The influence of the modifying elements on the microstructure, mechanical, and deformation properties of aluminum alloys

Creators

  • 1. King Abdulaziz University
  • 2. Benha University

Description

In the current work, the standard A242 aluminum cast alloy is modified using the stir casting method with titanium (Ti) (0.5% wt.) and boron (B) (0.1% wt.) modifiers. Polarized optical and scanning electron microscopy were utilized to examine the A242 base microstructure, and A242 + TiB modified alloys; the results revealed that the modified A242 + TiB alloy was refined by 13.5 times more than the as-cast alloy. The mechanical properties were investigated experimentally using compression test in addition to the hardness test; the results revealed that the ultimate compressive strength of the A242 + TiB modified alloy was increased by 9.0% more than those of the A242 standard alloy. Moreover, the yield stress was enhanced by 40% at room temperature and 20% at 250 °C. The dynamic properties were studied using a free vibration impact test to study the modifiers' effect on the dynamic behavior. The grain refinement notably impacted the damping capacity; due to the as-cast inhomogeneity, the conventional alloy A242 exhibited a greater FRF than the modified alloy A242 + TiB. The modified alloy displayed fewer resonance peaks due to grain refinement and excellent intermetallic phase distribution. The simulation process of the investigated alloys was performed using ABAQUS finite element software to predict the deformation behavior under different temperatures. The FE results showed that the modified alloy was more resistant to deformation by 9.1% than the reference alloy, A242, at room temperature and 7.6% at 250 °C, which agreed with the experimental findings.

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

Translated Description (Arabic)

في العمل الحالي، يتم تعديل سبيكة الألومنيوم المصبوبة القياسية A242 باستخدام طريقة الصب بالتقليب بمعدلات التيتانيوم (Ti) (0.5 ٪ بالوزن) والبورون (B) (0.1 ٪ بالوزن). تم استخدام المجهر البصري والمسح الإلكتروني المستقطب لفحص البنية المجهرية الأساسية A242، والسبائك المعدلة A242 + TiB ؛ كشفت النتائج أنه تم تنقيح سبيكة A242 + TiB المعدلة بمقدار 13.5 مرة أكثر من السبائك المصبوبة. تم فحص الخواص الميكانيكية تجريبياً باستخدام اختبار الضغط بالإضافة إلى اختبار الصلابة ؛ كشفت النتائج أن مقاومة الانضغاط النهائية للسبائك المعدلة A242 + TiB قد زادت بنسبة 9.0 ٪ أكثر من تلك الخاصة بالسبائك القياسية A242. علاوة على ذلك، تم تعزيز إجهاد الخضوع بنسبة 40 ٪ في درجة حرارة الغرفة و 20 ٪ عند 250 درجة مئوية. تمت دراسة الخصائص الديناميكية باستخدام اختبار تأثير الاهتزاز الحر لدراسة تأثير المعدلات على السلوك الديناميكي. أثر صقل الحبوب بشكل ملحوظ على قدرة التخميد ؛ بسبب عدم التجانس المصبوب، أظهرت السبيكة التقليدية A242 FRF أكبر من السبيكة المعدلة A242 + TiB. أظهرت السبيكة المعدلة قمم رنين أقل بسبب صقل الحبوب وتوزيع الطور المعدني الممتاز. تم إجراء عملية محاكاة السبائك التي تم فحصها باستخدام برنامج العناصر المحدودة من ABAQUS للتنبؤ بسلوك التشوه تحت درجات حرارة مختلفة. أظهرت نتائج FE أن السبيكة المعدلة كانت أكثر مقاومة للتشوه بنسبة 9.1 ٪ من السبيكة المرجعية، A242، في درجة حرارة الغرفة و 7.6 ٪ عند 250 درجة مئوية، والتي اتفقت مع النتائج التجريبية.

Translated Description (French)

Dans le travail actuel, l'alliage d'aluminium moulé standard A242 est modifié en utilisant le procédé de coulée sous agitation avec des modificateurs de titane (Ti) (0,5% en poids) et de bore (B) (0,1% en poids). L'optique polarisée et la microscopie électronique à balayage ont été utilisées pour examiner la microstructure de base A242 et les alliages modifiés A242 + TiB ; les résultats ont révélé que l'alliage A242 + TiB modifié était affiné de 13,5 fois plus que l'alliage brut de coulée. Les propriétés mécaniques ont été étudiées expérimentalement en utilisant un test de compression en plus du test de dureté ; les résultats ont révélé que la résistance à la compression ultime de l'alliage modifié A242 + TiB était augmentée de 9,0% de plus que celle de l'alliage standard A242. De plus, la limite d'élasticité est augmentée de 40 % à température ambiante et de 20 % à 250 °C. Les propriétés dynamiques ont été étudiées en utilisant un test d'impact de vibration libre pour étudier l'effet des modificateurs sur le comportement dynamique. Le raffinement du grain a notamment eu un impact sur la capacité d'amortissement ; en raison de l'inhomogénéité brute de coulée, l'alliage conventionnel A242 présentait une FRF plus élevée que l'alliage modifié A242 + TiB. L'alliage modifié présentait moins de pics de résonance en raison du raffinement des grains et de l'excellente distribution de la phase intermétallique. Le processus de simulation des alliages étudiés a été réalisé à l'aide du logiciel D'éléments finis ABAQUS pour prédire le comportement de déformation sous différentes températures. Les résultats FE ont montré que l'alliage modifié était plus résistant à la déformation de 9,1% que l'alliage de référence, A242, à température ambiante et 7,6% à 250 °C, ce qui correspond aux résultats expérimentaux.

Translated Description (Spanish)

En el trabajo actual, la aleación de fundición de aluminio A242 estándar se modifica utilizando el método de fundición por agitación con modificadores de titanio (Ti) (0.5% en peso) y boro (B) (0.1% en peso). Se utilizaron microscopía óptica polarizada y electrónica de barrido para examinar la microestructura base A242 y las aleaciones modificadas A242 + TiB; los resultados revelaron que la aleación modificada A242 + TiB se refinó 13,5 veces más que la aleación en bruto. Las propiedades mecánicas se investigaron experimentalmente utilizando la prueba de compresión además de la prueba de dureza; los resultados revelaron que la resistencia a la compresión final de la aleación modificada A242 + TiB aumentó en un 9.0% más que las de la aleación estándar A242. Además, el límite elástico se mejoró en un 40% a temperatura ambiente y en un 20% a 250 °C. Las propiedades dinámicas se estudiaron utilizando una prueba de impacto de vibración libre para estudiar el efecto de los modificadores en el comportamiento dinámico. El refinamiento del grano impactó notablemente en la capacidad de amortiguación; debido a la falta de homogeneidad en bruto, la aleación convencional A242 exhibió un mayor FRF que la aleación modificada A242 + TiB. La aleación modificada mostró menos picos de resonancia debido al refinamiento del grano y una excelente distribución de fase intermetálica. El proceso de simulación de las aleaciones investigadas se realizó utilizando el software de elementos finitos ABAQUS para predecir el comportamiento de deformación a diferentes temperaturas. Los resultados de FE mostraron que la aleación modificada fue más resistente a la deformación en un 9.1% que la aleación de referencia, A242, a temperatura ambiente y 7.6% a 250 ° C, lo que estuvo de acuerdo con los hallazgos experimentales.

Files

pdf.pdf

Files (4.8 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:e2063b52ad6b29fec593536d20c64dc7
4.8 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تأثير العناصر المعدلة على خصائص البنية المجهرية والميكانيكية والتشوهية لسبائك الألومنيوم
Translated title (French)
L'influence des éléments modificateurs sur les propriétés microstructurales, mécaniques et de déformation des alliages d'aluminium
Translated title (Spanish)
La influencia de los elementos modificadores en las propiedades de microestructura, mecánicas y de deformación de las aleaciones de aluminio

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4313272705
DOI
10.3389/fmats.2022.1100566

Is supplement to
https://openalex.org/W3146488507 (Other)
https://openalex.org/W2390541434 (Other)
https://openalex.org/W2386945450 (Other)
https://openalex.org/W2379035740 (Other)
https://openalex.org/W2369181625 (Other)
https://openalex.org/W2364031143 (Other)
https://openalex.org/W2358755447 (Other)
https://openalex.org/W2354953322 (Other)
https://openalex.org/W2057591972 (Other)
https://openalex.org/W1978791409 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W1505478096
  • https://openalex.org/W1975578774
  • https://openalex.org/W1981258598
  • https://openalex.org/W1990136390
  • https://openalex.org/W1991824779
  • https://openalex.org/W2020036251
  • https://openalex.org/W2034564836
  • https://openalex.org/W2040012759
  • https://openalex.org/W2040169411
  • https://openalex.org/W2042441797
  • https://openalex.org/W2043860219
  • https://openalex.org/W2063268152
  • https://openalex.org/W2065765530
  • https://openalex.org/W2068275094
  • https://openalex.org/W2074495359
  • https://openalex.org/W2084825869
  • https://openalex.org/W2091663097
  • https://openalex.org/W2100772179
  • https://openalex.org/W2110035118
  • https://openalex.org/W2136917938
  • https://openalex.org/W2162297273
  • https://openalex.org/W2170414747
  • https://openalex.org/W2325382397
  • https://openalex.org/W2513589485
  • https://openalex.org/W2598995229
  • https://openalex.org/W2762614635
  • https://openalex.org/W2884619835
  • https://openalex.org/W2899498190
  • https://openalex.org/W2909538476
  • https://openalex.org/W2912853941
  • https://openalex.org/W2924089197
  • https://openalex.org/W3000666961
  • https://openalex.org/W3016931899
  • https://openalex.org/W3034534654
  • https://openalex.org/W3035200837
  • https://openalex.org/W3092220506
  • https://openalex.org/W3139435715
  • https://openalex.org/W3160545643
  • https://openalex.org/W3166424226
  • https://openalex.org/W3206511272
  • https://openalex.org/W3212723567
  • https://openalex.org/W4211082868
  • https://openalex.org/W4213458814
  • https://openalex.org/W4236996456
  • https://openalex.org/W4283516986
  • https://openalex.org/W4309896411
  • https://openalex.org/W97116637