Influence of Age Hardening Parameters on the Microstructure and Properties of the AlSi7Mg Sand Cast Alloy

Aluminium alloys are characterized by a low density, acceptable mechanical properties and good technological properties. This unique connection of features made aluminium alloys perfect structural material for the transportation industry. Also, due to their good electrical conductivity they also found application in energy production industry. High mechanical properties and electrical conductivity of the Al-Si alloys with Mg addition may be achieved by heat treatment. However, the highest mechanical properties are achieved in the early stages of age hardening - due to precipitation of coherent phases, while high electrical conductivity may be achieved only by prolonged aging, during precipitation of semi-coherent or fully noncoherent, coarse phases. Carefully heat treated AlSi7Mg alloy may exhibit both fairly high electrical conductivity and slightly increased mechanical properties. The following article present results of the research of influence of heat treatment on the properties and microstructure of sand cast AlSi7Mg alloy. Microstructure observations were performed using light microscopy, scanning electron and scanning-transmission electron microscopy. Hardness and electrical conductivity of the AlSi7Mg alloy were investigated both in as-cast condition and after heat treatment. Maximum hardness of the alloy is achieved after solutioning at 540°C for 8h, followed by 72h of aging at 150°C, while maximal electrical conductivity after solutioning at 540°C for 48h, followed by 96h of aging at 180°C. Increase of the electrical conductivity is attributed to increasing distance between Si crystals and precipitation of semi coherent phases.

Stopy aluminium charakteryzują się małą gęstością, dobrymi właściwościami mechanicznymi, a przy tym bardzo dobrymi właściwościami odlewniczymi. Połączenie tych cech powoduje że stopy te znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym. Ich dużą zaletą jest również wysoka przewodność elektryczna oraz cieplna, dzięki której znajdują również zastosowanie w przemyśle energetycznym. Uzyskanie tak wysokich właściwości mechanicznych i przewodności elektrycznej w przypadku stopów Al-Si z dodatkiem Mg może być osiągnięte tylko poprzez przeprowadzenie obróbki cieplenj. Najwyższe właściwości mechaniczne są osiągane w początkowej fazie utwardzania wydzieleniowego (wydzielanie się koherentnych faz), podczas gdy uzyskanie wysokich wartości przewodności może być osiągnięte tylko przez długotrwałe starzenie, podczas wydzielania się pół koherentnych lub niekoherentnych, dużych faz. W przypadku stopu AlSi7Mg, starannie dobrana obróbka cieplna może powodować znaczne podwyższenie przewodności oraz polepszenie właściwości mechanicznych. Ninjiejszy artykuł przedstawia wyniki badań wpływu parametrów obróbki cieplnej na strukturę i właściwości stopu AlSi7Mg, odlanego grawitacyjnie do form piaskowych. Obserwacje mikrostruktury prowadzone były prz użyciu metod mikroskopii świetlnej, elektronowej mikroskopii skaningowej oraz elektronowej mikroskopii transmisyjnej. Twardość i przewodności stopu AlSi7Mg badano zarówno w stanie lanym, jak i po obróbce cieplnej. Maksymalną twardość stopu uzyskano po przesycaniu w 540°C przez 8h oraz starzeniu w temperaturze 150°C przez 72h. Maksymalną przewodność elektryczną uzyskano po przesycaniu w 540° C przez 48h, oraz starzeniem w temperaturze 180°C przez 96h. Wzrost przewodności elektrycznej spowodowany jest zwiększeniem się odległości pomiędzy kryształami Si oraz wydzielaniem się półkoherentnych faz.