Skip to main content
Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A 2/2016

18.11.2015

Effect of Grain Refinement on Tensile Properties of Cast Zinc Alloys

verfasst von: Zhilin Liu, Dong Qiu, Feng Wang, John A. Taylor, Mingxing Zhang

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A | Ausgabe 2/2016

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

The present work provides an insight into the relationships between grain size, solute content, and tensile properties of binary cast Zn alloys in order to understand the strengthening mechanisms in these alloy systems. Four groups of binary cast Zn-Mg and Zn-Al alloys with different grain sizes were designed. Two groups were produced to investigate the grain refinement strengthening and another two were for investigating the combined strengthening mechanisms of grain refinement and solid solution. Based on experimental results, the empirical relations between yield strength, grain size, solute content, and intrinsic friction were established. Then, the contributions of grain refinement and solid solution strengthening to the yield strength of cast Zn alloys were clarified and understood. Both solid solution strengthening and grain refinement strengthening were distinguished and quantified. The present results show that the variation of yield strength with grain size follows the Hall–Petch relation in both Zn-Mg and Zn-Al systems. Solid solution strengthening is proportional to c 0.52 (c represents the solute concentration in atomic percentage). The intrinsic friction of pure Zn was also determined to be around 11 MPa using an analytical method.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat A. Green, J. Wesemael: Die Cast Eng., 2009, vol. 03, pp. 56-56. A. Green, J. Wesemael: Die Cast Eng., 2009, vol. 03, pp. 56-56.
2.
Zurück zum Zitat D. Apelian, M. Paliwal, D.C. Herrschaft: J. Met., 1981, vol. 33, pp. 12-20. D. Apelian, M. Paliwal, D.C. Herrschaft: J. Met., 1981, vol. 33, pp. 12-20.
3.
4.
Zurück zum Zitat F.M. Azizan, H. Purwanto, M.Y. Mustafa: Iter. J. Eng. & Tech., 2012, vol. 12, pp. 78-84. F.M. Azizan, H. Purwanto, M.Y. Mustafa: Iter. J. Eng. & Tech., 2012, vol. 12, pp. 78-84.
5.
Zurück zum Zitat T.S. Calayag: Min. Eng. (Colorado), 1983, vol. 35, pp. 727-728. T.S. Calayag: Min. Eng. (Colorado), 1983, vol. 35, pp. 727-728.
6.
Zurück zum Zitat W.F. Smith: Structure and properties of engineering alloys, 1st ed., McGraw-Hill college, New York, 1992. W.F. Smith: Structure and properties of engineering alloys, 1st ed., McGraw-Hill college, New York, 1992.
7.
Zurück zum Zitat Z.L. Liu, F. Wang, D. Qiu, J.A. Taylor, M.X. Zhang: Metall. Mater. Trans. A, 2013, vol. 44, pp. 4025-4030.CrossRef Z.L. Liu, F. Wang, D. Qiu, J.A. Taylor, M.X. Zhang: Metall. Mater. Trans. A, 2013, vol. 44, pp. 4025-4030.CrossRef
8.
Zurück zum Zitat K.L. Kendig, D.B. Miracle: Acta Mater., 2002, vol. 50, pp. 4165-4175.CrossRef K.L. Kendig, D.B. Miracle: Acta Mater., 2002, vol. 50, pp. 4165-4175.CrossRef
9.
Zurück zum Zitat J.S. Hayes, R. Keyte, P.B. Prangnell: Mater. Sci. Tech., 2000, vol. 16, pp. 1259-1263.CrossRef J.S. Hayes, R. Keyte, P.B. Prangnell: Mater. Sci. Tech., 2000, vol. 16, pp. 1259-1263.CrossRef
10.
Zurück zum Zitat K. Kubota, M. Mabuchi, K. Higashi: J. Mater. Sci., 1999, vol. 34, pp. 2255-2262.CrossRef K. Kubota, M. Mabuchi, K. Higashi: J. Mater. Sci., 1999, vol. 34, pp. 2255-2262.CrossRef
11.
Zurück zum Zitat D. Qiu, M.X. Zhang: Metall. Mater. Trans. A., 2012, vol. 43, pp. 3314-3324.CrossRef D. Qiu, M.X. Zhang: Metall. Mater. Trans. A., 2012, vol. 43, pp. 3314-3324.CrossRef
12.
Zurück zum Zitat J.T. Wang, D.L. Yin, J.Q. Liu, J. Tao, Y.L. Su, X. Zhao: Scripta Mater., 2008, vol. 59, pp. 63-66.CrossRef J.T. Wang, D.L. Yin, J.Q. Liu, J. Tao, Y.L. Su, X. Zhao: Scripta Mater., 2008, vol. 59, pp. 63-66.CrossRef
13.
Zurück zum Zitat B. Kim, C.H. Park, H.S. Kim, B.S. You, S.S. Park: Scripta Mater., 2014, vol. 76, pp. 21-24.CrossRef B. Kim, C.H. Park, H.S. Kim, B.S. You, S.S. Park: Scripta Mater., 2014, vol. 76, pp. 21-24.CrossRef
14.
15.
Zurück zum Zitat K. Muszka, J. Majta, L. Bienias: Foundary Eng., 2006, vol. 32, pp. 87-98. K. Muszka, J. Majta, L. Bienias: Foundary Eng., 2006, vol. 32, pp. 87-98.
16.
Zurück zum Zitat N.J. Petch: J. Iron. Steel Inst. (Lond)., 1953, vol. 174, pp. 2528. N.J. Petch: J. Iron. Steel Inst. (Lond)., 1953, vol. 174, pp. 2528.
17.
18.
Zurück zum Zitat A. Akhtar, E. Teghtsoonian: Acta Metallurgica, 1969, vol. 1717, pp. 1339-1349.CrossRef A. Akhtar, E. Teghtsoonian: Acta Metallurgica, 1969, vol. 1717, pp. 1339-1349.CrossRef
19.
Zurück zum Zitat Y. Nakada, A.S. Keh: Acta Metallurgica, 1968, vol. 1616, pp. 903-914.CrossRef Y. Nakada, A.S. Keh: Acta Metallurgica, 1968, vol. 1616, pp. 903-914.CrossRef
20.
21.
Zurück zum Zitat J. Rösler, E. Arzt: Acta Metallurgica et Mater., 1990, vol. 38, pp. 671-683.CrossRef J. Rösler, E. Arzt: Acta Metallurgica et Mater., 1990, vol. 38, pp. 671-683.CrossRef
23.
24.
Zurück zum Zitat R. Armstrong, I. Codd, R.M. Douthwaite, N.J. Petch: Phil. Mag., 1962, vol. 7, pp. 45-58.CrossRef R. Armstrong, I. Codd, R.M. Douthwaite, N.J. Petch: Phil. Mag., 1962, vol. 7, pp. 45-58.CrossRef
25.
Zurück zum Zitat Z.L. Liu, D. Qiu, F. Wang, J.A. Taylor, M.X. Zhang: Materials Characterization, 2015, vol. 106, pp. 1-10.CrossRef Z.L. Liu, D. Qiu, F. Wang, J.A. Taylor, M.X. Zhang: Materials Characterization, 2015, vol. 106, pp. 1-10.CrossRef
26.
Zurück zum Zitat F. Wang, Z.L. Liu, D. Qiu, J.A. Taylor, Easton MA, M.X. Zhang: Acta Mater., 2013, vol. 61, pp. 360-370.CrossRef F. Wang, Z.L. Liu, D. Qiu, J.A. Taylor, Easton MA, M.X. Zhang: Acta Mater., 2013, vol. 61, pp. 360-370.CrossRef
27.
Zurück zum Zitat T. Massaski: Binary phase diagram, Materials Park (OH), TMS 1990. T. Massaski: Binary phase diagram, Materials Park (OH), TMS 1990.
28.
Zurück zum Zitat C.H. Caceres, G. Mann, J.R. Griffiths: Metall. Mater. Trans. A., 2011, vol. 42, pp. 1950-1959.CrossRef C.H. Caceres, G. Mann, J.R. Griffiths: Metall. Mater. Trans. A., 2011, vol. 42, pp. 1950-1959.CrossRef
29.
Zurück zum Zitat D.V. Wilson, J.A. Chapman: Philos. Mag., 1963, vol. 8, pp. 1543-1551.CrossRef D.V. Wilson, J.A. Chapman: Philos. Mag., 1963, vol. 8, pp. 1543-1551.CrossRef
30.
Zurück zum Zitat R.C. Cook: MPhil Thesis, The University of British Columbia, 1968. R.C. Cook: MPhil Thesis, The University of British Columbia, 1968.
31.
Zurück zum Zitat Y.H. Zhao, Y.Z. Guo, Q. Wei, A.M. Dangelewicz, C. Xu, Y.T. Zhu, T.G. Langdon, Y.Z. Zhou, E.J. Lavernia: Scripta Mater., 2008, vol. 59, 627-630.CrossRef Y.H. Zhao, Y.Z. Guo, Q. Wei, A.M. Dangelewicz, C. Xu, Y.T. Zhu, T.G. Langdon, Y.Z. Zhou, E.J. Lavernia: Scripta Mater., 2008, vol. 59, 627-630.CrossRef
32.
Zurück zum Zitat Baker H, Okamoto H (1992) ASM Handbook, Alloy Phase Diagrams, 1st ed. ASM International, Ohio, 1992. Baker H, Okamoto H (1992) ASM Handbook, Alloy Phase Diagrams, 1st ed. ASM International, Ohio, 1992.
33.
Zurück zum Zitat C.H. Cáceres, D.M. Rovera: J. Light Metals., 2001, vol. 1, pp. 151-156.CrossRef C.H. Cáceres, D.M. Rovera: J. Light Metals., 2001, vol. 1, pp. 151-156.CrossRef
34.
Zurück zum Zitat L. Gao, R. Chen, E. Han: J. Alloys Compd., 2009, vol. 472, pp. 234-240.CrossRef L. Gao, R. Chen, E. Han: J. Alloys Compd., 2009, vol. 472, pp. 234-240.CrossRef
35.
Zurück zum Zitat M. Qian, P. Cao, M.A. Easton, S.D. McDonald, D.H. StJohn: Acta Mater., 2010, vol. 58, pp. 3262-3270.CrossRef M. Qian, P. Cao, M.A. Easton, S.D. McDonald, D.H. StJohn: Acta Mater., 2010, vol. 58, pp. 3262-3270.CrossRef
36.
Zurück zum Zitat J.A. Spittle, S. Sadli: Sci. Tech., 1995, vol. 11, pp. 533-537. J.A. Spittle, S. Sadli: Sci. Tech., 1995, vol. 11, pp. 533-537.
37.
Zurück zum Zitat H. Xu, L.D. Xu, S.J. Zhang, Q. Han: Scripta Mater., 2006, vol. 54, pp. 2191-2196.CrossRef H. Xu, L.D. Xu, S.J. Zhang, Q. Han: Scripta Mater., 2006, vol. 54, pp. 2191-2196.CrossRef
38.
Zurück zum Zitat M. Umemoto, Z. HaiGuo, I.Tamura: Mater. Sci. Tech., 1987, vol. 3, pp. 249-255.CrossRef M. Umemoto, Z. HaiGuo, I.Tamura: Mater. Sci. Tech., 1987, vol. 3, pp. 249-255.CrossRef
39.
Zurück zum Zitat M.A. Easton, D.H. StJohn: Mater. Sci. Eng. A., 2008, vol. 486, pp. 8-13.CrossRef M.A. Easton, D.H. StJohn: Mater. Sci. Eng. A., 2008, vol. 486, pp. 8-13.CrossRef
40.
41.
Zurück zum Zitat T.E. Quested, A.T. Dinsdale, A.L. Greer: Acta Mater., 2005, vol. 53, pp. 1323-34.CrossRef T.E. Quested, A.T. Dinsdale, A.L. Greer: Acta Mater., 2005, vol. 53, pp. 1323-34.CrossRef
42.
Zurück zum Zitat Z.L. Liu, D. Qiu, F. Wang, J.A. Taylor, M.X. Zhang: Acta Mater., 2014, vol. 79, pp. 315-326.CrossRef Z.L. Liu, D. Qiu, F. Wang, J.A. Taylor, M.X. Zhang: Acta Mater., 2014, vol. 79, pp. 315-326.CrossRef
43.
Zurück zum Zitat P. Cao, M. Qian, D.H. StJohn: Scripta Mater., 2005, vol. 53, pp. 841-844.CrossRef P. Cao, M. Qian, D.H. StJohn: Scripta Mater., 2005, vol. 53, pp. 841-844.CrossRef
Metadaten
Titel
Effect of Grain Refinement on Tensile Properties of Cast Zinc Alloys
verfasst von
Zhilin Liu
Dong Qiu
Feng Wang
John A. Taylor
Mingxing Zhang
Publikationsdatum
18.11.2015
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions A / Ausgabe 2/2016
Print ISSN: 1073-5623
Elektronische ISSN: 1543-1940
DOI
https://doi.org/10.1007/s11661-015-3229-1

Weitere Artikel der Ausgabe 2/2016

Metallurgical and Materials Transactions A 2/2016 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.