Design of new casting alloys of Al-Mg-Si-Mn system with alloying additions, its structure, and mechanical properties

The strength of Al-Mg-Si-Mn casting alloy strongly depends on Mg content in solid solution and precipitation of strengthening phases. Alloys with the nominal composition AlMg5Si2Mn with addition of Li and Ti+Zr were studied by means of differential scanning calorimetry (DSC), transmission electron microscopy (TEM) and energy dispersive X-Ray analysis (EDX). DSC measurements show that the eutectic melting temperature was about 595°C and it is higher than that of commercial A356 casting alloy. The macro- and microhardness tests show that in as-cast state hardness were higher than for A356 and continuously growth during artificial aging. TEM investigations reveal that during artificial aging three different precipitation types are forms in the alloy matrix. Two of them belong to the different structures of Mg2Si precipitates. Appearance of the third one identified as δ’-Al3Li phase represent that Al-Mg-Si system can be successfully used for designing of Li-containing casting alloy which is not developed yet.

Wytrzymałość stopu Al-Mg-Si-Mn w dużym stopniu zależy od zawartości Mg w roztworze stałym i wydzieleń faz wzmacniających. Stopy o nominalnym składzie AlMg5Si2Mn z dodatkiem Li i Ti + Zr badano za pomocą różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC), transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM) i dyspersyjnej analizy promieniowania rentgenowskiego (EDX). Pomiary DSC pokazują, że eutektyczna temperatura topnienia wynosiła około 595°C i była wyższa niż w przypadku komercyjnego stopu odlewniczego A356. Testy makro- i mikrotwardości pokazują, że w stanie po odlaniu twardość była wyższa niż w przypadku A356 i stale rosła podczas sztucznego starzenia. Badania TEM wykazały, że podczas sztucznego starzenia w osnowie stopu występują trzy różne rodzaje wydzieleń. Dwa z nich należą do wydzieleń Mg2Si o różnej strukturze. Pojawienie się trzeciej, zidentyfikowanej jako faza δ’-Al3Li, oznacza, że układ Al-Mg-Si może być z powodzeniem stosowany do projektowania stopu odlewniczego zawierającego Li, który jeszcze nie został opracowany.