TU Darmstadt / ULB / TUprints

Influence of Zr, Cr and Sc alloying on the microstructure and mechanical properties of a Al-Mg-Si casting alloy

Prach, Olena (2021):
Influence of Zr, Cr and Sc alloying on the microstructure and mechanical properties of a Al-Mg-Si casting alloy. (Publisher's Version)
Darmstadt, Technische Universität,
DOI: 10.26083/tuprints-00017213,
[Ph.D. Thesis]

[img]
Preview
Text
Thesis.pdf
Available under CC-BY-SA 4.0 International - Creative Commons, Attribution Share-alike.

Download (23MB) | Preview
Item Type: Ph.D. Thesis
Status: Publisher's Version
Title: Influence of Zr, Cr and Sc alloying on the microstructure and mechanical properties of a Al-Mg-Si casting alloy
Language: English
Abstract:

The aim of this work is to investigate the influence of Zr, Cr and Sc alloying elements on a Al-5Mg-2Si-0.6Mn alloy produced using high-pressure die casting technique (HPDC). Previous study has shown a promising improvement of the mechanical properties in die-casting alloys doped with Sc. However, taking into account the high price of the Al-Sc master alloys and of pure Sc (even a small addition of it can increase the price of the alloy significantly), an important motivation of this research is to explore the possibility of full or partial Sc substitution by Zr and/or Cr. Thus, the first part of this research deals with the effects produced by chosen alloying elements in the as-received alloys. As compared to the wrought Al-Mg-Si alloys, where the main strengthening effect is produced by precipitation hardening through formation of Mg2Si nanoscale particles, here the effect induced by solution strengthening takes place. Despite the fact that HPDC alloys are not recommended to heat treated with high temperatures (T6) due to the enhanced porosity, several temperature modes have been proposed in order to reach the strengthening effect through formation of Al3Sc and Mg2Si strengthening particles. Such a combination of precipitates is not straightforward due to the different temperature of formation of these particles. Nevertheless, it was thought to be possible to combine two mechanisms: precipitation hardening and solid solution strengthening; or alternatively to find the optimal heat treatment for the investigated alloys. With this task the second part of current work deals.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage

Ziel dieser Arbeit ist die Erforschung des Einflusses von Zr-, Cr- und Sc-Legierungszusätzen auf eine Al-5Mg-2Si-0,6Mn-Legierung, die im Hochdruckgussverfahren (HPDC) hergestellt wurde. Frühere Untersuchungen haben eine vielversprechende Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Sc-dotierten Druckgusslegierungen gezeigt. Angesichts des hohen Preises der Al-Sc-Ausgangslegierung und des reinen Sc (selbst eine geringe Zugabe kann den Preis der Legierung wesentlich erhöhen), besteht eine wichtige Motivation dieser Forschung darin, die Möglichkeit einer vollständigen oder teilweisen Sc-Substitution durch Zr und/oder Cr zu untersuchen. Zunächst werden daherdaher die Effekten ausgewählter Legierungselemente in den erhaltenen Legierungen untersucht. Im Vergleich zu geschmiedeten Al-Mg-Si-Legierungen, bei denen der Hauptverstärkungseffekt durch Ausscheidungshärten durch Bildung von nanoskaligen Mg2Si-Partikeln erzeugt wird, findet hier ein durch Lösungsverstärkung induzierte Effekt statt. Trotz der Tatsache, dass HPDC-Legierungen aufgrund der erhöhten Porosität nicht für Hochtemperaturwärmebehandlung (T6) empfohlen werden, wurden verschiedene Temperaturmodi vorgeschlagen, um den Verstärkungseffekt durch Bildung von Al3Sc- und Mg2Si-Verstärkungsteilchen zu erreichen. Eine solche Kombination von Ausscheidungen ist aufgrund der unterschiedlichen Bildungstemperaturen dieser Partikel nicht einfach. Es wurde jedoch angenommen, dass es möglich ist, entweder zwei Mechanismen zu kombinieren: Ausscheidungshärten und Festlösungsverstärkung; oder alternativ die optimale Wärmebehandlung für die untersuchten Legierungen zu finden. Mit dieser Aufgabe befasst sich der zweite Teil der vorliegenden Arbeit.

German
Place of Publication: Darmstadt
Collation: iv, 146 Seiten
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 500 Naturwissenschaften
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
Divisions: 11 Department of Materials and Earth Sciences > Material Science
11 Department of Materials and Earth Sciences > Material Science > Physical Metallurgy
Date Deposited: 30 Mar 2021 13:26
Last Modified: 30 Mar 2021 13:26
DOI: 10.26083/tuprints-00017213
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-172138
Referees: Durst, Prof. Dr. Karsten ; Körner, Prof. Dr. Carolin ; Ensinger, Prof. Dr. Wolfgang ; Donner, Prof. Dr. Wolfgang
Refereed: 9 June 2020
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/17213
Export:
Actions (login required)
View Item View Item