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Microstructure and Mechanical Properties of Al-Mg-Sc-Zr Alloy Modified by Friction-Stir Processing

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Published/Copyright: April 29, 2020
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Abstract

In this work, the effect of friction stir processing (FSP) on microstructure and mechanical properties of an Al-5Mg-0.2Sc-0.1Zr alloy was investigated in detail. The results showed that the as-cast alloy exhibited equiaxed grain structure with a large number of primary Al3(Sc,Zr) particles inside. FSP imposed a significant grain-refining effect on the alloy, changing the average grain size of 50.5 μm to 2.4 μm, which is attributed to the occurrence of dynamic recrystallization and generation of nanoscaled Al3(Sc,Zr) precipitates. These Al3(Sc,Zr) dispersoids intense impeded the movement of dislocation and grain boundaries and hindered the growth of recrystallized grains, resulting in a remarkable grain-refining strengthening, substructure strengthening and precipitation strengthening effect. On the other hand, the residual primary Al3(Sc,Zr) particles gave rise to a loss in ductility.

Kurzfassung

Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einfluss einer mittels Rührreib-Bearbeitung (engl. Friction Stir Processing (FSP)) erzeugten Gefügeumwandlung auf die Mikrostruktur und die mechanischen Eigenschaften der Legierung Al-5Mg-0.2Sc-0.1Zr eingehend untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass die Legierung im Gusszustand eine gleichachsige Kornstruktur mit einer großen Zahl an primären Al3(Sc,Zr)-Partikeln aufwies, die sich im Korninnern befanden. FSP wirkte sich deutlich kornfeinend auf die Legierung aus und führte zu einer Abnahme der mittleren Korngröße von 50,5 μm auf 2,4 μm, was auf das Auftreten von dynamischer Rekristallisation und der Entstehung von nanoskaligen Al3(Sc,Zr)-Ausscheidungen zurückzuführen ist. Diese Al3(Sc,Zr)-Dispersoide stellen ein erhebliches Hindernis für die Bewegung von Versetzungen und Korngrenzen und für das Wachstum rekristallisierter Körner dar, was eine Festigkeitssteigerung durch Kornfeinung, Substrukturverfestigung und Ausscheidungshärtung zur Folge hat. Andererseits führten die verbleibenden primären Al3(Sc,Zr)-Partikel zu einem Duktilitätsverlust.


Übersetzung: V. Müller


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Received: 2018-11-18
Accepted: 2019-12-06
Published Online: 2020-04-29
Published in Print: 2020-05-15

© 2020, Carl Hanser Verlag, München

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