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23.05.2020 | Ausgabe 8/2020

Metallurgical and Materials Transactions A 8/2020

Effects of Zn on Microstructure Modification and Mechanical Properties Improvement of Al-Si-Cu-Mg Alloys

Zeitschrift:
Metallurgical and Materials Transactions A > Ausgabe 8/2020
Autoren:
L.-K. Zhang, B.-R. Zhang
Wichtige Hinweise

Electronic supplementary material

The online version of this article (https://​doi.​org/​10.​1007/​s11661-020-05827-9) contains supplementary material, which is available to authorized users.
Manuscript submitted September 3, 2019.

Publisher's Note

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Abstract

In this research, the influence of Zn on the microstructure and mechanical properties of Al-Si-Cu-Mg alloys under different solidification rates was investigated. Differential scanning calorimetry was used to detect the nucleation and growth of eutectic Si, while scanning electron microscopy was used to analyze Fe-rich phases. Two growth models were deduced to explain the modification of the eutectic Si and Fe-rich phases upon the addition of Zn. The results show that an addition of 0.6 wt pct Zn modified the eutectic Si from flake like and fibrous to micron- and submicron-granular structures, depending on the different secondary dendrite arm spacings of ~ 33 μm and ~ 16 μm, respectively. For the Fe-rich phases under steel mold casting conditions, β-Al5FeSi was modified into π-Al8FeMg3Si6 upon adding 0.6 wt pct Zn. Under sand mold casting conditions, the 0.6 wt pct Zn addition only refined the size of the β-Al5FeSi. The Zn addition significantly improved the ultimate tensile strength and elongation. The excellent modification effect of Zn on the eutectic Si and Fe-rich phases was attributed to the fact that the reaction of the Zn-Si eutectic on the {111}Si planes forced the Si atoms from these phases into the eutectic droplets.

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