Mechanical properties as a function of thermal parameters and microstructure of Zn–Al castings

Osório, Wislei R.; Santos, Carlos Alexandre dos; Quaresma, José M.V.; Garcia, Amauri

doi:10.1016/s0924-0136(03)00355-8

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“…Em literatura, diversos autores reportam tanto a influência da taxa de resfriamento, concentração nominal de soluto, gradiente térmico na morfologia microestrutural [4][5][6][7][16][17][18][19][20][21][22][23][24]. A mesma tendência é mostrada por esses autores, ou seja, uma maior taxa associada a determinado teor de soluto e gradiente térmico imposto propiciam estrutura dendrítica ao passo que menores taxas resultam em células.…”

Section: Resultados E Discussõesunclassified

“…de 32 (±4) com alongamento próximo à 0,50 % (± 0,10). Isso comprova o que têm sido reportado em literatura [1, 4-7, 20, 21], no que diz respeito ao refino dendrítico e tamanho de grão, embora tenha-se o conhecimento que os espaçamentos dendríticos podem apresentar efeito significativo nas propriedades mecânicas, sem mesmo qualquer alteração no tamanho de grão [5][6][7]9].…”

Section: Figuraunclassified

“…Mudanças de âmbito tecnológico têm surgido no intuito de obtenção de materiais em condições de aplicações críticas, principalmente no setor automobilístico. Na literatura apresentam-se trabalhos relacionando o limite de escoamento do material com tamanho de grão cristalino [1][2][3] e também relacionando limite de resistência à tração e espaçamentos dendríticos secundários [4][5][6][7]. É jargão na indústria de fundição que variadas morfologias estruturais se formem como função da amplitude de condições operacionais e formas de crescimento que podem ser aplicadas ao volume de metal líquido no processo de solidificação.…”

Section: Introductionunclassified

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Efeitos da agitação mecânica e de adição de refinador de grão na microestrutura e propriedade mecânica de fundidos da liga Al-Sn

2009

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RESUMOO objetivo deste artigo foi avaliar os efeitos da agitação mecânica e de adição de refinador de grão na macro e microestrutura e propriedades mecânicas resultantes de três (03) diferentes procedimentos de fundição utilizando-se de uma liga Al-10%Sn. Os processos de fundição para obtenção das amostras foram: i)fundição por gravidade convencional, ii) fundição por gravidade com agitação mecânica do líquido em resfriamento, iii) fundição por gravidade com adição de refinadores de grão, particularmente adição de 1,5% (em peso) da liga-mãe Al-5%Ti-1%B e iv) fundição por gravidade com adição de refinador de grão e agitação mecânica. Resultados experimentais mostraram que os diferentes procedimentos de fundição propiciaram diferentes valores médios dos tamanhos dos grãos correlacionados com diferentes taxas de resfriamento. Taxas na ordem de 0,60 a 0,75 o C/s propiciaram microestruturas celulares e taxas na ordem de 1,75 a 2,55 o C/s resultaram em morfologias dendríticas. Foram avaliados também os níveis de porosidade entre as amostras estudadas. Foram correlacionados os resultados do comportamento mecânico, particularmente, limite de resistência à tração, limite de escoamento e alongamento específico com os tamanhos dos grãos, os espaçamentos dendríticos e celulares e os níveis de porosidade resultantes dos três diferentes procedimentos de obtenção das amostras. Conclui-se que o controle da microestrutura do lingote pode ser usado como um método alternativo para produzir componentes fundidos com melhores resultados de propriedades mecânicas e qualidade dos fundidos.Palavras-chaves: agitação mecânica, refinador de grão, porosidade, liga Al-Sn, propriedade mecânica. Effects of mechanical agitation and of the addition of grain refiner on the microstructure and mechanical properties of castings of the Al-Sn alloy. ABSTRACTThe aim of this article was to evaluate the effects of mechanical stirring and grain refiner addition in three different Al-10wt%Sn casting alloys on their resulting macro and microstructures and mechanical properties. These samples were obtained by using: i) die casting, ii) casting with mechanical stirring, iii) die casting using grain refiner (master alloy Al-5wt%Ti-1wt%B) and iv) die casting with grain refiner and mechanical stirring. Experimental results presented different mean grain sizes and different cooling rates when different casting procedures were applied. Cellular and dendritic morphologies were observed when ranges of cooling rates of about 0.6 to 0.75 o C/s and of 1.75 to 2.55 o C/s were employed, respectively. Porosity levels of all studied alloy samples were also analyzed. Results of the mechanical behavior, particularly, ultimate tensile strength, yield strength and specific elongation were correlated with mean grain sizes, dendritic arm and cellular spacings and porosity levels attained for the three different cast Al-10wt%Sn alloy samples. The control of the resulting microstructure of the as-cast product may be used as an alternative way to produce sound casting alloy compone...

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Section: Resultados E Discussõesunclassified

Section: Figuraunclassified

Section: Introductionunclassified

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Efeitos da agitação mecânica e de adição de refinador de grão na microestrutura e propriedade mecânica de fundidos da liga Al-Sn

2009

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“…Por outro lado, as ligas Sn-4%p Zn e Sn-12%p Zn apresentam valores dos alongamentos específicos maiores na ordem de 10 e 40% que da liga Sn-Pb, respectivamente. Esse efeito também foi recentemente verificado em ensaios similares realizados utilizando-se de ligas dos sistemas Al-Cu [19], Zn-Al [20] e Al-Si [21].…”

Section: Figura 4: Esquema Ilustrativo Dos Corpos-de-prova (Astm E 8m)unclassified

Correlação entre propriedades mecânicas e arranjo dendrítico de ligas Sn-Zn utilizadas em solda sem presença de chumbo

et al. 2009

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RESUMOO desenvolvimento de solda sem chumbo tem sido uma tarefa árdua para cientistas de materiais pelas preocupações com a saúde e com o meio ambiente devido ao conteúdo de chumbo das soldas convencionais. O objetivo do presente trabalho é investigar a influência dos parâmetros da microestrutura dendrítica nas propriedades mecânicas das ligas sem chumbo: Sn-4 e 12%p Zn. Amostras das ligas em estudo foram obtidas por experimentos de solidificação conduzidos em um aparato que proporciona uma solidificação unidirecional vertical ascendente refrigerado à água (25 °C ±2°C), o qual garante a extração de calor apenas pela base do lingote em regime transitório de extração de calor. Os resultados experimentais permitiram estabelecer correlações entre parâmetros térmicos e espaçamentos dendríticos secundários com a resistência à tração e alongamento. Conclui-se dos resultados experimentais que o alongamento específico mostra-se significantemente melhorado (em torno de 10%) com o refino microestrutural para ambas as ligas. Encontrou-se também que em taxas de resfriamento na faixa entre 0,5 e 10 o C/s, a liga Sn-4%p Zn é aquela que apresenta a menor variação entre limites de resistência à tração (31 a 32 MPa) e alongamento que a liga Sn-12%p Zn (29 a 33 MPa).Palavras chaves: liga de solda de Sn-Zn livre de chumbo, propriedades mecânicas, espaçamento dendrítico, parâmetros térmicos de solidificação.Correlation between mechanical properties and dendrite array of the SnZn alloy for lead-free solder ABSTRACTThe development of lead-free solder has been an urgent and hard task for material due to health and environmental concerns over the lead content of conventional solders. The aim of the present work is to investigate the influence of microstructural dendritic array parameters of a Sn-4wt% and 12 wt% Zn lead-free solder alloys on its mechanical properties. A water-cooled (25 °C ±2°C) unidirectional solidification system was used in the experiments. The solidification set-up was designed in such way that the heat was extracted only through the water-cooled bottom, promoting vertical upward directional solidification. The experimental results permitted to establish correlations between thermal parameters and secondary dendrite arm spacings with ultimate tensile strength and elongation. It was concluded that the microstructural refinement has significantly improved the elongation (of about 10%). It was also found that, in a range of the cooling rate of about 0.5 and 10 o C/s, the Sn-4 wt% Zn solder alloy has lower variation of the tensile strength (31 to 32 MPa) and elongation than the Sn-12 wt% Zn solder alloy (29 to 33 MPa).Keywords: Sn-Zn lead-free solder alloy, mechanical properties, dendrite arm spacings, solidification thermal parameters. INTRODUÇÃOA competitividade no setor industrial traz grandes transformações, forçando com que as empresas atendam ao mercado consumidor, oferecendo qualidade agregada à considerável redução nos custos de produção. Mudanças de âmbito tecnológico surgem com o intuito em se obter materiais c...

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“…The improved mechanical characristics of cast structures having smaller dendrite spacings are largely due to the shorter wavelength of the periodicity of the microsegregation [4].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

The Influence of Casting Geometry on the Tensile Properties and Residual Stresses in Aluminium Castings

Sadrossadat

Johansson

2010

MSF

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Abstract. The soundness and the performance of castings are significantly affected by generation and accumulation of residual stresses. This has been proven that mechanical properties and residual stresses level of the casting components are affected by thermal gradient across the casting component during cooling and some intrinsic physical properties of the material. In the present work, microstructural development, mechanical properties, residual stress evolution and cooling curves associated with different legs of a mixed-section grid castings have been investigated employing scanning electron microscope, optical microscope, 3D measurement equipment, computerized thermal data acquisition instrument and tensile testing machine. Experimental results show that the accumulated residual stress in circular, triangular and rectangular grid shapes is increasing respectively. From the results it can be seen that there are clear influences of grid's geometry on the microstructure and mechanical properties. The geometrical stiffness can affect a lot the residual stress level and the casting modulus has a big influence on the microstructure and mechanical properties.

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Mechanical properties as a function of thermal parameters and microstructure of Zn–Al castings

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Efeitos da agitação mecânica e de adição de refinador de grão na microestrutura e propriedade mecânica de fundidos da liga Al-Sn

Efeitos da agitação mecânica e de adição de refinador de grão na microestrutura e propriedade mecânica de fundidos da liga Al-Sn

Correlação entre propriedades mecânicas e arranjo dendrítico de ligas Sn-Zn utilizadas em solda sem presença de chumbo

The Influence of Casting Geometry on the Tensile Properties and Residual Stresses in Aluminium Castings

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