Relationship Between Aluminum-Rich/Intermetallic Phases and Microhardness of a Horizontally Solidified AlSiMgFe Alloy

Abstract

An experimental study with an A356-AlSiMgFe alloy was developed to evaluate the microhardness performance in the microstructure resulting of an unsteady-state horizontal solidification process. The Al-7wt%Si-0.3wt%Mg-0.15wt%Fe alloy was elaborated and directionally solidified in a water-cooled horizontal solidification device. In order to experimentally determine the cooling and growth rates (V L and T R , respectively), a thermal analysis was also conducted during solidification. Microstructural characterization by optical microscopy, SEM/EDS elemental mapping and microanalysis of the punctual EDS compositions allowed to observe the presence of an Al-rich dendritic phase (Al (α)) with interdendritic phases second composed of an eutectic mixture: Al (α-eutectic) + Si + Al 8 Mg 3 FeSi 6(π) + Mg 2 Si (θ). Furthermore, the dendritic microstructure was characterized by measuring the secondary dendritic spacings (λ 2) along the horizontally solidified ingot. Higher HV values were observed within the eutectic mixture.

Liga hipoeutética Al-11%Si: coeficiente de transferência de calor interfacial, variáveis térmicas, parâmetros microestruturais e microdureza

“…A medição dos espaçamentos secundários considerou as seções longitudinais, isto é, paralelas ao fluxo de calor. As técnicas adotadas para medição desses espaçamentos dendríticos ( 1 e λ 2 ) encontram-se na literatura [33,35]. Foram realizadas vinte medidas para cada posição considerada.…”

“…al. [33] obteve o mesmo expoente para ligas do sistema ternário Al-Si-Mg, corroborando os resultados encontrados neste estudo para condições transientes de extração de calor.…”

“…Esta diminuição da microdureza está diretamente correlacionada com alterações microestruturais decorrentes da transformação líquido/sólido, principalmente com o engrossamento da estrutura dendrítica em função do crescimento do sólido, conforme indicado por alguns autores [14,21,37]. Tal comportamento é justificado pelo fato de que o refinamento dos espaçamentos dendríticos impõe maior dificuldade à movimentação de discordâncias durante a deformação (indentação), justificando a obtenção dos maiores valores de microdureza para posições próximas a interface de resfriamento [14,33,38]. De maneira geral, pode-se notar a tendência de elevação da microdureza com a diminuição dos valores tanto de  1 como de  2 .…”

“…Portanto, uma interessante característica adicional do sistema horizontal é o gradiente de concentração de soluto bem como os efeitos de densidade na direção vertical, uma vez que o líquido enriquecido de soluto, dependendo de sua densidade, pode decantar ou não, ao passo que o solvente tende a emergir devido as forças de flutuabilidade. Além disso, devido os efeitos impostos pela convecção termossolutal, sempre vai ocorrer um gradiente de temperaturas na direção vertical [14,[29][30][31][32][33]. Na literatura, observa-se que a grande maioria dos estudos desenvolvidos dedicam-se a investigar a formação de estruturas dendríticas obtidas durante a solidificação unidirecional de materiais metálicos somente nos sistemas verticais considerando o regime estacionário de extração de calor.…”

Solidification and Heat-treatment Conditions Affecting the Tensile Properties and Fracture Feature of an Automotive AlSiMg Alloy

“…Microstructural scale, phases morphology and heat treatment are conducive to change the properties of automotive AlSiMg alloy separately or in conjunction with each other, to develop desired and optimum properties in the casting. In this regard, a series of works were recently developed with the automotive casting Al7Si0.3Mg (wt.%) alloy, which in a rst stage aimed to analyze the effects of solidi cation conditions on the microstructure and mechanical properties [20][21][22][23]. In this step, the in uence of the thermal solidi cation parameters, such as growth and cooling rates on the length of the dendritic microstructure as well as on the size, distribution and morphology of the Mg 2 Si/Fe intermetallic compounds (ICMs) and, in turn, on the hardness and tensile properties were investigated.…”