The SEED Technology for Semi-Solid Processing of Aluminum Alloys: A Metallurgical and Process Overview

Abstract

As part of the foundry technology program, Alcan is developing a liquid-based slurrymaking process known as the SEED technology for semi-solid forming. The technology is presently entering the industrial and commercial stages, and will be used by the first customers in late 2006. The semi-solid process offers many advantages to economically fabricate near-net-shape parts having superior quality. The SEED process helps to overcome problems experienced with thixocasting and especially the high cost of feedstock. The SEED process involves two main steps: 1) heat extraction to achieve a desired liquid/solid mixture, and 2) drainage of an excess liquid to produce a self-supporting semi-solid slug that is formed under pressure. An overview of the industrial SEED technology advantages such as the alloy processing flexibility (A356, AA6061) and large slug dimensions and weights, is presented. The influence of the SEED processing parameters (slurry preparation) on the final mechanical properties and the microstructure evolution is also reported.

Effets du Si, Cu et Fe sur les propriétés statiques et dynamiques d'un alliage 206 (Al-Cu) en semi-solide produit par le procédé SEED /

“…Les bénéfices de l'agitation et de la germination multiple sont simultanément utilisés afin de produire des globules primaires de phase a-Al. Le principal avantage du procédé SEED est qu'il ne requiert pas de contrôle de température sophistiqué [23]. Ainsi, la masse effective du godet en acier définie par l'épaisseur de sa paroi est prédéterminée afin de permettre le transfert de chaleur pour atteindre l'équilibre thermique [23].…”

“…Figure 5 -Schéma représentant les étapes du procédé SEED [23] Finalement, au cours de la troisième étape, le lopin d'aluminium semi-solide est retiré rapidement du godet et démoulé directement dans un conteneur de presse hydraulique pour injection sous-pression. À ce stade, le lopin semi-solide se comporte comme un solide déformable et il a une consistance similaire à celle du beurre à la température de la pièce, comme le démontre la photographie de la figure 6.…”

“…L'incidence des déchirures à chaud de l'alliage AA6061 a été significativement réduite grâce au contrôle de la microstructure [2]. Ainsi, pour le procédé SEED, il a été démontré que la grosseur moyenne des globules de la phase primaire a-Al doit respecter une dimension optimale afin d'atteindre des propriétés mécaniques maximales [23].…”

“…Par conséquent, lorsque l'affinage des grains est de dimension optimale, le démarrage des déchirures à chaud est plus difficile, et celles-ci font face à une propagation sans corridor préférentielle [37]. Ainsi, une structure de particules a-Al déformées dans une direction ou des particules globulaires ultra fines peuvent causer des chemins préférentiels à la propagation de fissure [23].…”

Characterization of semi-solid slurry using a novel “Rheo-Characterizer” apparatus

“…The liquid metal is poured into a crucible. As described by Langlais and Lemieux (2006), there is a first stage of swirling, followed by a holding and ending with the drainage of a small portion of eutectic liquid. Lashkari and Ghomashchi (2008) stated that the morphology and size of the solid phase and the subsequent rheological properties of the semi-solid slurry are dependent upon the selected process parameters, including the pouring temperature.…”