Production and Characterization of Al-25Si-5Fe-XCo (X= 0, 1, 3 and 5) Alloys

Abstract

In this article, effects of cobalt addition on the microstructure and mechanical properties of Al-25Si-5Fe-XCo(X = 0, 1, 3 and 5) alloys were investigated. Al-25Si-5Fe-XCo(X = 0, 1, 3 and 5) master alloys, Al (99.99% pure), Si (99.999% pure), Fe (99.999% purity) and Co (99.999% purity) elements have been successfully synthesized in the induction melting furnace. All production processes were performed in Ar atmosphere. The microstructures of samples were investigated by using X-ray diffractometry (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). A Vickers microhardness tester was used for microhardness measurements. The results showed that sufficient amount of Co addition alters morphology of Fe-bearing intermetallic compounds (IMCs) from long rod/needle-like to short rod-like, and provides a more homogenous distribution of them in the microstructure. In the Al-Si alloys, Cobalt can also refine primary Si particles and change their morphology because it causes higher constitutional under cooling and has large mixing enthalpy with Si. Addition of 5 wt.%Co leads to a decrease in both average size of the primary silicon and Fe-bearing intermetallic phases in as-cast Al-Si alloys. Microhardness values of alloys generally shows an increase with the obtained addition of Co.

Özet

Bu makalede geleneksel döküm Al–25Si–5Fe–XCo(X = 0, 1, 3 ve 5) alaşımlarının mikroyapısal ve mekanik özelliklerine kobalt katkısının etkileri incelenmiştir. Al-25Si-5Fe-XCo(X=0, 1, 3 ve 5) mastır alaşımları, Al (%99.99 saflıkta), Si (%99.999 saflıkta), Fe(%99.999 saflıkta) ve Co (%99.999 saflıkta) elementleri kullanılarak indüksiyon eritme ocağında başarılı bir şekilde sentezlemiştir. Bütün üretim süreçleri Ar atmosferinde gerçekleştirilmiştir. Numunelerin mikroyapıları X-ışını difraktometresi (XRD) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) yardımıyla incelenmiştir. Mikrosertlik ölçümleri Vickers mikrosertlik test cihazı ile yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar göstermiştir ki; Al-Si-Fe alaşımlarına yapılan yeterli miktardaki Co katkısı Fe-içeren intermetaliklerin morfolojilerini uzun çubuk/iğne benzeri yapıdan kısa çubuk benzeri yapıya dönüştürmekte ve onların mikroyapı içerisinde homojen bir şekilde dağılımını sağlamaktadır. Kobalt aynı zamanda, Al-Si alaşımlarında yüksek yapısal aşırı soğumaya neden olduğundan ve silisyum ile yüksek karışım entalpisine sahip olduğundan birincil silisyum fazlarını inceltebilir ve onların morfolojilerini değiştirebilir. Geleneksel döküm Al-Si alaşımlarına yapılan ağ.%5 Co katkısı hem birincil silisyum fazlarının hem de Fe-içeren intermetaliklerin ortalama boyutlarının azalmalarına neden olmaktadır. Yapılan kobalt katkısı ile birlikte, alaşımların mikrosertlik değerleri genellikle artış göstermektedir.