The AlFeMnSi intermetallics competition in the interdendritic eutectics in AlSi cast alloys influenced by cooling rate and transition metals content

Microscopic observations and quantitative analysis of the microstructure image were used to analyze the solidification course and morphology evolution in polyphase eutectics in the AlSi casting alloys with transition metals Fe and Mn. The utility of the analytical test procedures was demonstrated. It was stated that their precision and repeatability should be improved. Further works on quantitative morphological coefficients used as objective discriminators of the particular morphological form of phase constituents should be continued. Nevertheless, obtained results of the microstructure image analysis indicated that in a concentration range of transition metals: Fe 0.5−1.5 wt. % and Mn 0−0.5 wt. %, the total V_v of the eutectic intermetallics has increased with a total content of the transition metals (Fe + Mn). In both group of alloys hypo- and eutectic the final results of the competition between phases α_c-AlFeMnSi, α_H-AlFeSi and β-AlFeSi have been explained as affected by non-equilibrium microsegregation of Fe, Mn and Si in solidifying liquid, and by the actual value of the Fe/Si coefficient. Preferences for α_c-AlFeMnSi phase were reinforced by a decrease in the value of Fe/Mn coefficient.

Obserwacje mikroskopowe oraz ilościowa analiza obrazu mikrostruktury zostały wykorzystane do analizy ścieżki krystalizacji i ewolucji morfologii wielofazowych eutektyk zawierających fazy międzymetaliczne w stopach AlSi zawierających metale przejściowe. Wykazano przydatność opracowanej procedury badawczej, jakkolwiek jej precyzja i powtarzalność będą mogły być poprawione tylko na drodze dalszych prac nad ustanowieniem obiektywnych reguł klasyfikacji opartej na ilościowym wskaźniku morfologicznym jako dyskryminatorze dla grup morfologicznych, przypisanych do składników fazowych mikrostruktury. Niemniej jednak otrzymane wyniki analizy obrazu mikrostruktury wykazały, że w zakresie stężenia 0,5−1,5% Fe i 0−0,5% Mn całkowita wartość objętości względnej V_v faz międzymetalicznych AlFeMnSi zwiększała się w miarę wzrostu zawartości metali przejściowych (Fe + Mn) w stopie. W obu grupach stopów, podeutektycznych i eutektycznych, mikrostrukturalny wynik konkurencji pomiędzy fazami α_H-AlFeSi i β-AlFeSi był uzależniony od nierównowagowej mikrosegregacji Fe, Mn i Si w cieczy resztkowej, w tym od trzeczywistych zmian wartości wskaźnika Fe/Si. Preferencje dla fazy α_c-AlFeMnSi wzmacniane były zmniejszeniem wartości wskaźnika Fe/Mn.