AI Summary & Key Takeaways
AI InsightThe homogenized alloy showed brittle fracture while ductile type fracture was observed in the multi-directional forged alloy.
📌 3 Key Takeaways
Abstract
The aim of this study is to investigate the effect of hot multi directional forging (MDF) on microstructure and mechanical properties of Al-7Si alloy. For this aim, the alloy was cast in a permanent mould and forging was carried out at a press speed of 1 mm/s and a temperature of 200 °C in an externally heated die which allows free deformation in one direction, using a press with a capacity of 150 tons. Microstructure of the alloy was determined by standard metallography and XRD analysis while tensile, compression and hardness tests were used to determine its mechanical properties. The multi directional forging process led to the fragmentation of the silicon particles, their homogenous distribution and elimination of the alloy’s dendritic structure. It was determined that the yield and tensile strength and percentage elongation of the forged alloy increased, while the compressive strength decreased. On the other hand, despite the continuous increase in the ductility of the alloy, its yield and tensile strength with hardness decreased with the number of forging cycles over one cycle. Changes observed alloy’s properties was attributed to the fragmentation of the silicon particles, their homogeneous distribution with the dynamic recrystallization caused by the hot forging process in Al-alloys. Hot forged alloy maintained its hardness up to 150 °C above which a significant decrease was determined in this value. This finding was explained according to the recrystallization of the alloy at these temperatures and/or the growth of crystals formed during the forging process. The homogenized alloy showed brittle fracture while ductile type fracture was observed in the multi-directional forged alloy.
Özet
Bu çalışmada çok yönlü sıcak dövme işleminin Al-7Si alaşımının yapı ve mekanik özelliklerine etkisi araştırıldı. İlgili alaşım kokil kalıba döküm yöntemiyle üretildi. Dövme işlemi bir doğrultuda serbest şekil değişimine izin verebilen dıştan ısıtmalı bir kalıp içeresinde 150 ton kapasiteli bir pres kullanılarak 1 mm/s pres hızında ve 200 °C sıcaklıkta yapıldı. Alaşımın içyapısı standart metalografi ve XRD analizi ile mekanik özellikleri ise çekme, basma ve sertlik deneyleri ile belirlendi. Çok yönlü dövme işleminden sonra alaşımın içyapısında yer alan silisyumların kırılarak yapı içerisine dağıldığı ve alaşımın dendritik yapısının taneli bir yapıya dönüştüğü gözlendi. Çok yönlü dövülen alaşımın akma ve çekme dayanımlarının arttığı, basma dayanımının ise düştüğü belirlendi. Alaşımın kopma uzamasının ise artan çok yönlü dövme çevrim sayısı ile sürekli arttığı görüldü. Ancak alaşımın sünekliğindeki sürekli artışa rağmen akma ve çekme dayanımı ile sertliğinin bir çevrim üzerindeki dövme çevrim sayılarında düştüğü görüldü. Alaşımın söz konusu özelliklerindeki değişimin silisyum parçacıklarının kırılmasından, yapı içerisine homojen dağılmasından ve sıcak dövme işleminin Al-alaşımlarında yol açtığı dinamik yeniden kristalleşmeden kaynaklandığı belirlendi. Diğer taraftan çok yönlü dövülmüş alaşımın sertliğini 150 °C sıcaklığa kadar koruyabildiği, bu değerin üzerindeki sıcaklıklarda ise sertliğinde önemli bir azalmanın meydana geldiği görüldü. Bu bulgu söz konusu sıcaklıklarda alaşımda meydana gelen yeniden kristalleşmeye ve/veya dövme işlemi sırasında oluşan kristallerin büyümesine dayandırılarak açıklandı. Diğer taraftan homojenize edilmiş durumda gevrek bir biçimde kırılan alaşımın dövme işleminin ardından sünek bir biçimde kırıldığı belirlendi.