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A Comparative Study on the Microstructure Evaluation of Thixoforged A356 and A380 Aluminium Alloys

  • K. A. Güler , R. Gecü , A. Kısasöz and A. Karaaslan
Published/Copyright: February 23, 2017
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Practical Metallography
From the journal Practical Metallography Volume 54 Issue 3

Abstract

Semi-solid processes of aluminium alloys have been a focus of interest for many years. Thixoforging is a kind of forging process which is carried out in the semi-solid region of the alloy. Ingots used in thixoforging process cannot be produced by conventional ways; they must be prepared with different processing routes. In this study, low superheat casting (LSC) technique was used for ingot fabrication in thixoforging process. LSC can be summarized as the pouring of molten metal at a temperature very close to liquidus followed by rapid solidification. Low heat input combined with sudden cooling suppresses dendritic growth and the conventional casting structure converts into a more spherical structure. A356 and A380 are well-known casting aluminium alloys which are commonly used in sand and die casting processes. These alloys are appropriate for semi-solid process and there are many applications that researches have been carried out in time. In view of that, A356 and A380 alloys were selected as subject of this comparative study and final structures were evaluated together. A LSC combined thixoforging process was successfully applied to both alloys and a spherical microstructure was obtained. High sphericity with a simple microstructure is the characteristic of the A356 alloy. A380 shows relatively lower sphericity with more complex microstructure which has numerous different intermetallic compounds.

Kurzfassung

Den bei Aluminiumlegierungen angewendeten Semi-Solid Metal Casting (SSM)-Vefahren gilt seit vielen Jahren besonderes Interesse. Beim Thixo-Schmiedeverfahren wird im halbfesten Bereich der Legierung geschmiedet. Die bei diesem Verfahren zum Einsatz kommenden Gussblöcke können nicht auf herkömmliche Weise hergestellt werden, sondern müssen über andere Verfahrensrouten vorbereitet werden. In dieser Untersuchung wurde bei der Herstellung von Gussblöcken unter Anwendung der LSC-Technik (Low Superheat Casting, Guss bei niedriger Überhitzung) mit dem Thixo-Schmiedeverfahren gearbeitet. Die LSC-Technik lässt sich wie folgt zusammenfassen: Geschmolzenes Metall wird bei einer der Liquidustemperatur sehr nahe liegenden Temperatur gegossen und erstarrt anschließend schnell. Ein geringer Wärmeeintrag in Kombination mit plötzlicher Abkühlung unterdrückt dendritisches Wachstum und das konventionelle Gussgefüge wandelt sich um in ein mehr kugelförmiges Gefüge. A356 und A380 sind weithin bekannte Aluminiumgusslegierungen, auf die bei Sandguss- bzw. Druckgussverfahren häufig zurückgegriffen wird. Sie eignen sich für Semi-Solid Metal Casting (SSM)-Vefahren und kamen in der Forschung mittlerweile bei zahlreichen Anwendungen zum Einsatz. Daher wurden die Legierungen A356 und A380 als Thema dieser vergleichenden Untersuchung ausgewählt, wobei die Endstrukturen gemeinsam beurteilt wurden. Im Fall beider Legierungen wurde ein Thixo-Schmiedeprozess mit LSC kombiniert, wobei ein kugelförmiges Gefüge erzielt wurde. Die Legierung A356 wird durch hohe Sphärizität und ein einfaches Gefüge charakterisiert. A380 hingegen weist eine verhältnismäßig geringere Sphärizität in einem komplexeren Gefüge auf, in dem zahlreiche unterschiedliche intermetallische Verbindungen auftreten.

Übersetzung: E. Engert

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Received: 2016-11-24
Accepted: 2017-01-12
Published Online: 2017-02-23
Published in Print: 2017-03-15

© 2017, Carl Hanser Verlag, München

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