Abstract
Alloying with rare earth metals improves to the mechanical properties and corrosion resistance of aluminium base alloys at high temperatures. The rare earth metal erbium may be used for grain refinement. Within a project of computer-aided alloy development based on the CALPHAD (CALculation of PHAse Diagrams) method various alloys were melted on the Al-rich side of the ternary system Al-Cu-Er under argon atmosphere and their microstructures were characterized in the as-cast state or after long-term isothermal annealing (400°C/960 h) by means of different investigation techniques. As a result, the phases fcc(Al), τ1-Al8Cu4Er, θ-CuAl2, η-CuAl, and Al3Er were identified, their compositions and fractions were quantified, and their hardnesses were determined. The experimental obtained microstructures agree very well with the calculated solidification behaviors of the cast alloys. The knowledge gained from this work about the phase compositions and microstructures can also be utilized for the fine optimization of the phase diagram.
Kurzfassung
Durch das Zulegieren von Seltenerdmetallen können die mechanischen Eigenschaften und die Korrosionsbeständigkeit von Aluminium-Basislegierungen bei hohen Temperaturen verbessert werden. Das Seltenerd-Element Erbium kann zur Kornfeinung genutzt werden. Im Rahmen eines Projektes der computergestützten Legierungsentwicklung auf Basis der CALPHAD- (CALculation of PHAse Diagrams) Methode wurden verschiedene Legierungen auf der Al-reichen Seite des ternären Systems Al-Cu-Er unter Argon erschmolzen und ihre Mikrostrukturen im Gusszustand bzw. nach Wärmebehandlung (400°C/960 h) mit verschiedenen Untersuchungsmethoden charakterisiert. Dabei wurden die Phasen kfz(Al), τ1-Al8Cu4Er, θ-CuAl2, η-CuAl und Al3Er identifiziert, ihre Zusammensetzungen und Anteile quantifiziert, sowie ihre Härten bestimmt. Die experimentell gefundenen Gefüge stimmen sehr gut mit dem berechneten Erstarrungsverhalten der Gusslegierungen überein. Die in dieser Arbeit gewonnenen Informationen über die Phasenzusammensetzungen und -mikrostrukturen können für die Feinoptimierung des Phasendiagramms weiter verwendet werden.
References / Literatur
[1] Kammer, C: Aluminium-Taschenbuch, Band 1: Grundlagen und Werkstoffe, 16. Auflage, Aluminium-Verlag, Düsseldorf, Deutschland, 2002, S. 166ffSearch in Google Scholar
[2] Xiao, D.H.; Wang, J.N.; Ding, D.Y.; Yang, H.L.: J. Alloys Compd.352 (2003), 84–8810.1016/S0925-8388(02)01162-3Search in Google Scholar
[3] Wang, W.T.; Zhang, X.M.; Gao, Z.G.; Jia, Y.Z.; Ye, L.Y; Zheng, D.W.; Liu, L: J. Alloys Compd.491 (2010), 366–37110.1016/j.jallcom.2009.10.185Search in Google Scholar
[4] Wang, J.H.; Yi, D.Q.; Lu; B.: JournaloftheChinese Rare Earth Society, 20 (2), (2002), 150–153Search in Google Scholar
[5] Li, H.-Z.; et al: Trans. Nonferrous Met. Soc. China17 (2007), 1194–119810.1016/S1003-6326(07)60248-9Search in Google Scholar
[6] Knipling, K.E.; Dunand, D.C.; Seidman, D.N.: Z. Metall.97 (2006), 246–26510.3139/146.101249Search in Google Scholar
[7] Bo, H.; Jin, S.; Zhang, LG.; Chen, X.M.; Chen, H.M.; Liu, L.B.; Zheng, F.; Jin, Z.P.: J. Alloys Compd.484 (2009), 286–29510.1016/j.jallcom.2009.04.083Search in Google Scholar
[8] Nie, Z.R.; Fu, J.B.; Zou, J.X.; Jin, T.N.; Yang, J.J.; Xu, G.F.; Ruan, H.Q.; Zuo, T.Y: Mater. Forum28 (2004), 197–201Search in Google Scholar
[9] Kuz'ma, Y.B.; Pan'kiv, T.V.: lzv. Akad. Nauk SSSR, Metally3 (1989), 218–219Search in Google Scholar
[10] Riani, P.; Arrighi, L; Marazza, R.; Mazzone, D.; Zanicchi, G.; Ferro, R.J.: Phase Equilib.25 (2004), 22–5210.1361/10549710417669Search in Google Scholar
[11] Zhang, L.G.; Liu, L.B.; Huang, G.X.; Qi, H.Y; Jia, B.R.; Jin, Z.P.: CALPHAD32 (2008), 527–53410.1016/j.calphad.2008.05.002Search in Google Scholar
[12] Zhang, L.; Masset, P.J.; Cao, F.; Meng, F.; Liu, L.; Jin, Z.: J. Alloys. Comp., 509 (2011), 9, 3822–383110.1016/j.jallcom.2010.12.029Search in Google Scholar
[13] Wang, S.C.; Starink, M.J.: International Materials Reviews50 (2005), 4, 193–21510.1179/174328005X14357Search in Google Scholar
© 2012, Carl Hanser Verlag, München
