Co Katkılı Al-30Si-5Fe Alaşımlarının Mikroyapılarının ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi

Bu çalışmada geleneksel döküm Al–30Si–5Fe–XCo (X = 0, 1, 3 ve 5) alaşımlarının mikroyapısal ve mekanik özelliklerine kobalt katkısının etkileri araştırılmıştır. Bu kapsamda, Al-30Si-5Fe-XCo (X = 0, 1, 3 ve 5 ağ.%) kompozisyonundaki alaşımları, Al (%99.99 saflıkta), Si (%99.999 saflıkta), Fe (%99.999 saflıkta) ve Co (%99.999 saflıkta) elementleri kullanılarak hazırlanmıştır. Master alaşımlar indüksiyon eritme ocağında üretilmişlerdir. Bütün üretim süreçleri Ar atmosferinde gerçekleştirilmiştir. Numunelerin mikroyapıları X-ışını difraktometresi (XRD), optik mikroskobu (OM) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) yardımıyla incelenmiştir. Mikrosertlik ölçümleri Vickers uçlu bir mikrosertlik test cihazı ile yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar göstermiştir ki; Al-Si-Fe alaşımlarına yapılan yeterli miktardaki Co katkısı Fe-içeren intermetaliklerin morfolojilerini uzun çubuk/iğne benzeri yapıdan kısa çubuk benzeri yapıya dönüştürmekte ve onların mikroyapı içerisinde homojen bir şekilde dağılımını sağlamaktadır. Geleneksel döküm Al-Si alaşımlarına yapılan Co katkısı arttıkça hem birincil Si fazlarının hem de Fe-içeren intermetaliklerin ortalama tane boyutlarının azalmasına neden olmaktadır. XRD analizlerine göre, master alaşımların mikroyapılarında birincil silisyum, α-Al ve δ-Al4FeSi2 intermetalik fazları belirgin bir şekilde ortaya çıkmaktadır. Yapılan %1 kobalt katkısı sertlik değerinin azalmasına neden olurken %3 ve 5 kobalt katkıları sertlik değerlerinin artışına neden olmuştur.

Investigation of Microstructures and Mechanical Properties of Co-Doped Al-30Si-5Fe Alloys

In this study, effects of cobalt addition on the microstructure and mechanical properties of conventional cast Al-30Si-5Fe-XCo(X = 0, 1, 3 and 5) alloys were investigated. In this context, elemental Al (99.9% purity), Si (99.999% purity), Fe (99.999% purity) and Co (99.999% purity) were used to prepare the alloys in composition of Al-30Si-5Fe-XCo(X = 0, 1, 3 and 5 wt.%). The master alloys were produced in an induction heating melter. All production processes were performed in Ar atmosphere. The microstructures of samples were investigated using X-ray diffractometry (XRD), optical microscope (OM) and scanning electron microscopy (SEM). A Vickers microhardness tester was used for microhardness measurements. The results showed that sufficient amount of Co addition alters morphology of Fe-bearing intermetallic compounds (IMCs) from long rod/needle-like to short rod-like, and leads to a more homogenous distribution of them in the microstructure. As the Co contribution to conventional cast Al-Si alloys increases, both the primary Si phases and the Fe-containing intermetallics decrease in average grain. According to X-ray analyzes, the intermetallic phases of primary silicon, α-Al and δ-Al4FeSi2 appear clearly in the microstructures of the master alloys. While 1% of cobalt additive decreased the hardness, 3% and 5% of cobalt additive increased the hardness.

___

  • Hedge, S., Prabhu, K. N. 2008. Modification of eutectic silicon in Al-Si alloys. J. Mater Sci., 43: 3009-3027.
  • Hong, S.J., Suryanarayana, C. 2005. Mechanical properties and fracture behavior of an ultrafine-grained Al-20 wt pct Si alloy. Metall. Mater. Trans. A., 36A: 715-723.
  • Kang, Z., Nakata, K., Li, Y. 2007. Hard thick-film and wear resistance of Al-50Si-10M ternary alloys on A6063 aluminum alloy coated by low pressure plasma spraying. Surf. Coat. Technol., 201: 4999-5002.
  • Knuutinen, A., Nogita, K., McDonald, S. D., Dahle, A. K. 2001. Modification of Al-Si alloys with Ba, Ca, Y and Yb. J. Light Met., 1: 229-240.
  • Mulazimoglu, M. H., Zaluska, A., Gruzleski, J. E., Paray, F. 1996. Electron microscope study of Al-Fe-Si intermetallics in 6201 aluminum alloy. Metall. Trans. A., 27: 929.
  • Raghavan, V. 2011. Al-Fe-Si (Aluminum-Iron-Silicon). J. Phase Equilib., 32-2: 140-142.
  • Seifeddine, S. 2007. Vilmer Project-5.2 Casting, Jönköping University The School of Enginnering Component Technology, Sweeden, December, pp. 5-6.
  • Sha, M., Wu S., Zhong, G., An, P. 2011. Varietion of Microstructure of RE-containing Al20Si2Cu1Ni0.6RE alloy with different cobalt contents. J. Alloys Compd., 509: 252-257.
  • Srivastava, V.C., Mandal, R.K., Ojha, S.N. 2004. Evolution of microstructure in spray formed Al-18%Si alloy. Mater. Sci. Eng. A., 383: 14-20.
  • Wang, F., Zhang, J., Xiong B., Zhang, Y. 2009. Effect of Fe and Mn additions on microstructure and mechanical properties of spray-deposited Al-20Si-3Cu-1Mg alloy. Mater. Charact., 60: 384-388.
  • Zhang, Q., Liu X., Dai, H. 2009. Re-formation of AlP compound in Al-Si melt. J. Alloys Compd., 480: 376-381.
  • Zhu, J. M., Fu, H. M., Zhang, H. F., Wang, A. M., Li, H., Hu, Z. Q. 2010. Synthesis and properties of multiprincipal component AlCoCrFeNiSix Alloys. Mater. Sci. Eng. A., 527: 7210-7214.