Spray formed and rolled aluminium‐magnesium‐scandium alloys with high scandium content

Abstract

Aluminium-magnesium-scandium alloys offer good weldability, high corrosion resistance, high thermal stability and the potential for high strength by precipitation hardening. A problem of aluminium-scandium alloys is the low solubility of about 0.3 mass-% scandium when using conventional casting methods. The solution of scandium can be raised by higher cooling rates during solidification. This was realised by spray forming of Al-4.5Mg-0.7Sc alloys as flat deposits. Further cooling rates after solidification should also be high to prevent coarse precipitation of secondary Al 3 Sc. Therefore a cooling device was designed for the spray formed flat deposits. The flat deposits were rolled at elevated temperatures to close the porosity from spray forming. Microstructures, aging behaviour and tensile properties of the rolled sheets were investigated. Strength enhancements of about 100 MPa compared to conventional Al-Mg-Sc alloys were achieved.Keywords: Al-Mg-Sc alloys, spray forming, rolling, microstructure, tensile properties Aluminium-Magnesium-Scandium-Legierungen zeichnen sich durch gute Schweißeignung, hohe Korrosionsbeständigkeit, hohe thermische Stabilität und ein hohes Potenzial zur Ausscheidungshärtung aus. Problematisch ist die relativ geringe Löslichkeit von 0,3 Masse-% Scandium in Aluminium bei konventionellen Gieß-verfahren. Die Löslichkeit von Scandium kann durch höhere Abkühlgeschwindigkeiten bei der Erstarrung gesteigert werden. Dies wurde mittels Sprühkompaktieren einer AlMg4,5Sc0,7-Legierung zu Flachprodukten realisiert. Auch nach der Erstarrung muss die Abkühlgeschwindigkeit ausreichend hoch sein, um grobe sekundäre Al 3 Sc-Ausscheidungen zu unterdrücken. Dies wurde mittels einer Kühlvorrichtung für die sprühkompaktierten Flachprodukte realisiert. Anschließend wurden die Flachprodukte warmgewalzt, um die Porosität zu schließen. Gefüge, Auslagerungsverhalten und Kenngrößen des Zugversuchs der gewalzten Bleche wurden untersucht. Die Festigkeit konnte um ca. 100 MPa gegenüber konventionellen Al-Mg-Sc-Legierungen gesteigert werden.

Aging Behavior of Flexcast® Al-Mg Alloys with Sc and Zr Additions

“…In order to obtain a supersaturated solid solution however, high cooling rates would be required during casting to ensure rapid solidification of the slab and prevent formation of Al 3 (Sc, Zr) precipitates during casting. Studies on Al-Mg-Sc alloys cast through nonconventional methods such as Spray Forming[42] and Power Metallurgy[32]…”