Helmut Antrekowitsch

Effect of main alloying elements on strength of Al–Si foundry alloys at elevated temperatures

Abstract In this study, we describe the effect of the main alloying elements Ni, Cu and Mg on the mechanical properties of near eutectic and hypoeutectic Al–Si foundry alloys at 250°C after a long term exposure to test temperature. Systematic compositional variations illustrate the significant hardening effect of secondary precipitates such as Al2Cu and Mg2Si. It is also shown that the strength is increased by the addition of Ni, albeit only to a certain level, depending on the fraction of eutectic phase in the alloy. The alloys are considered as coarse two-phase systems, where a hardening effect is caused by load transfer to the harder phase, which requires a certain contiguity of the latter. This paper discusses the individual influences of Ni, Cu and Mg on the high temperature strength and describes a potentially adverse effect of the combinations Cu/Ni and Cu/Mg.

THE INFLUENCE OF SOLUTION TREATMENT ON THE HIGH-TEMPERATURE STRENGTH OF AL-SI FOUNDRY ALLOYS WITH NI

Al-Si-Ni alloys can be considered as a coarse two-phase system where a hardening effect is caused by load transfer to an interconnected rigid network of eutectic Si and aluminides. In the course of a solution treatment the contiguity of the eutectic phase is reduced, which leads to a decrease of strength. However, solution treatment is necessary to obtain a high supersaturation of elements in the Al-solid solution, which contribute to high-temperature strength due to precipitation hardening. Despite Ostwald ripening, the distribution of secondary precipitates is still dense enough to act as dislocation obstacles, as was confirmed by TEM-analysis. This work discusses the influence of heat treatments on the elevated-temperature strength of Al-Si foundry alloys with Ni and analyzes the active strengthening mechanisms. In order to investigate the effect of a solution treatment on the high-temperature strength of Ni-containing Al-Si foundry alloys, the tensile properties of various eutectic alloys were determined at 250°C after long-time exposure to test temperature.

Optimierung der Anodisierbarkeit bei Aluminiumautomatenlegierungen

ZusammenfassungAl-Automatenlegierungen enthalten neben den typischen festigkeitssteigernden Legierungselementen auch sogenannte Spanbrecher. Dazu eignen sich niedrigschmelzende Metalle, die nicht in der Aluminiummatrix löslich sind und generell eine geringere Härte als diese aufweisen (z.xa0B. Bi, Cd, In, Sn). Für die anodische Oberflächenbehandlung (Eloxieren) stellen die meisten Legierungselemente jedoch eine Herausforderung dar. So kann es durch ihren Einfluss beispielsweise zur Ausbildung von intermetallischen Phasen in der Eloxierschicht, Entstehung separater Anreicherungsbereiche unter der Oberfläche, Gasblasenbildung in der Grenzschicht und anderen Defekten kommen. Daraus ergibt sich, dass der eingesetzte Werkstoff einen entscheidenden Einfluss auf das Eloxierergebnis hat. Zielsetzung der Forschung am Lehrstuhl für Nichteisenmetallurgie der Montanuniversität Leoben ist es, den gesamten Eloxierprozess, ausgehend von der spanabhebenden Fertigung bis zum finalen Versiegeln der Schutzschicht, zu optimieren und dabei einen ressourcenschonenden Produktzyklus zu gewährleisten.AbstractFree-cutting aluminium alloys contain beside the typical strengthening alloying elements so called free-cutting phases which give benefits to the machining behaviour of the alloys. Compared to pure aluminium, they have lower melting points and less hardness. The third requirement in this context is their indissolubility in the aluminium matrix. Examples are Bi, Cd, In and Sn. For the commercial anodic treatment, most of the alloying elements are problematic. They could probably generate intermetallic phases in the anodic film, be in charge of building laminate layers, provoke the appearance of blisters, or produce other defects in the protecting layer. Current research about the anodization process at the Institute of Nonferrous Metallurgy, University of Leoben, covers a wide scope of topics, ranging from the machining processes to the final sealing step of anodic treatments and intends to optimize the whole product-chain with attention to sustainable requirements.

Einsatz von Diamantschneidplatten bei der CNC-Bearbeitung von Aluminium- und Kupferlegierungen

SummaryThis paper deals with the issue of an appropriate diamond cutting material and suitable tool geometry for CNC machining for processing the aluminium alloys AA2007 and AA7075 as well as the copper alloys bronze CuSn11Pb2 and brass CuZn39Pb3. Thereby, these alloys – with the exception of AA7075 – are commercial machining alloys, where lead segregations at grain boundaries assist chip breaking and lead to good cutting properties. The task also implies the optimisation of the process parameters for turning and milling using those new cutting tools, particularly with regard to work piece quality and cost-effectiveness. This should be accomplished by a series of cutting experiments and the subsequent material performance analysis within the scope of this research. The practical tests with PCD and CVD tools have shown that an increasing feed is beneficial for the produced chip shape and at the same time strongly increases the surface roughness. Decreasing the depth of cut hardly showed any distinct impact on the surface quality, but resulted in longer chips and the tendency to develop a built-up edge.ZusammenfassungDie vorliegende Arbeit befasst sich mit der Frage nach einem passenden Diamantschneidstoff und der geeigneten Werkzeuggeometrie für die CNC-Bearbeitung der Aluminiumlegierungen AA2007 und AA7075 sowie der Kupferwerkstoffe Bronze CuSn11Pb2 und Messing CuZn39Pb3. Dabei handelt es sich, mit Ausnahme von AA7075, um typische Automatenlegierungen, worin Blei- Einschlüsse an den Korngrenzen die Spanbildung fördern und somit eine gute Zerspanbarkeit ermöglichen. Die Aufgabe besteht des Weiteren darin, die Prozessparameter für das Drehen und Fräsen mit den neuen Werkzeugen im Hinblick auf die Werkstückqualität und Wirtschaftlichkeit zu optimieren. Dies soll durch eine Reihe von Zerspanversuchen und die anschließende Analyse des Materialverhaltens im Rahmen dieser Arbeit realisiert werden. Die praktischen Versuche mit PKD- und CVD-Werkzeugen haben gezeigt, dass sich ein größerer Vorschub vorteilhaft auf die Spanform auswirkt und sich dabei gleichzeitig die Rauheit stark erhöht. Von der Einstellung der Spantiefe lässt sich keine eindeutige Wirkung auf die Oberflächenqualität ableiten. Sie hat jedoch entscheidenden Einfluss auf die Länge der Späne; so bewirkt eine größere Spantiefe kürzere Späne. Gleichzeitig begünstigt dies aber die Bildung einer Aufbauschneide.