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Cu 및 Zr 첨가 A356 합금의 열처리 조건에 따른 상 변화와 기계적 특성 분석 = Investigation of Phase Transformation and Mechanical Properties of A356 Alloy with Cu and Zr Addition during Heat Treatment
Cast A356(Al-Si-Mg) alloys are widely used in automotive and general applications because of theirmechanical properties and castability. Al-Si-Mg-(Cu) alloys typically lose their strength above 170oC due tocoarsening of precipitates, which limits their application to components. To maintain their strength atelevated temperature, Al-Si-Mg-(Cu) alloys are modified by adding transitional metals. Several studies havebeen carried out to evaluate the effect of Zr addition on the high temperature mechanical properties of castAl-Si alloys because Zr can form thermally stable phases such as Al3Zr. Despite the relative studies on theinfluence of Cu and Zr on the mechanical properties of cast Al-Si-Mg-(Cu) alloys, investigations of the effectof Zr on the phase transformations and the mechanical properties during heat treatment remains limited. Inthis study, the effects of added Cu and Zr on the phase transformations and the mechanical performanceduring heat treatment of A356 cast alloy were investigated. Needle-like and block-like (Al,Si)3(Ti,Zr)dispersoids formed as some Si and Ti replaced Al and Zr in Al3Zr crystal structures were generally observed.
Furthermore, with increasing solution treatment time, the size of Zr dispersoids was reduced, and smallerZr particles were precipitated at the same time, which caused a decrease in the area fraction of the Zrdispersoids. In addition, the metastable L12 structures of Zr dispersoids in Al-Si-Mg-Cu-Zr alloys weretransformed into stable D023 during solution heat treatment as the Cu addition accelerated thetransformation. Tensile and low-cycle fatigue (LCF) tests were performed to reveal the effects of (Al,Si)3(Ti,Zr)dispersoids on mechanical properties. As a result, elongation at elevated temperature was highly increased,while maintaining strength, according to the increase in solution heat treatment time, which improved lowcyclefatigue properties.
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