Dispersion hardening during annealing at low Temperatures in four 3xxx Al-Mn-Fe-Si Alloys

Abstract

3xxx aluminiumslegeringer har Mangan som hovedlegeringselement, og får sin styrke fra plastisk bearbeidelse. 3xxx legeringer har tidligere blitt ansett for å oppnå neglisjerbare endringer i hardhet og styrke som følge av presipitering av dispersoider.Denne masteroppgaven tar for seg hardhetsutvikling ved lave homogeniseringstemperaturer i fire 3xxx Al-Mn-Fe-Si legeringer som følge av presipitering av dispersoider. Legeringene ble homogenisert ved forskjellige temperaturer og holdetider. Utvikling av antallstetthet, gjennomsnittlig ekvivalent diameter og volumfraksjon av dispersoider er koblet til blant annet elektrisk ledningsevne, hardhetsmålinger og strekktesting. Oppgaven belyser teoretiske utregninger av volumfraksjoner, i tillegg til eksperimentelle målinger av disse gjort ved hjelp av transmisjons- elektronmikroskopi (TEM). Scanning elektronmikroskopi (SEM) og NanoSight partikkelanalyse har blitt brukt for å undersøke pulver ekstrahert fra aluminiumsmatrix. Den gjennomsnittlige diameteren av dispersoidene ble sammenlignet med resultater fra TEM-statistikk, disse ble ansett for å være konsistente med hverandre. Identifisering av en konstituent partikkelfase og en silisiumfase ble utført ved hjelp av diffraksjon, disse ble sammenlignet med faser som allerede var kjente legeringen. Det konkludert at økende volumfraksjon av dispersoider førte til en økning i styrke for alle legeringene. En homogen distribusjon av dispersoider i fast løsning, der dispersoidene var relativt små med kort gjennomsnittlig avstand mellom hver partikkel, ga størst effekt.Det ble klart etter flere undersøkelser at en økning av Mn i fast løsning resulterte i en klart minkende elektrisk ledningsevne, samtidig var legeringene med høyt Mn og Si innhold de ledende i presipitering av dispersoider ved økende holdetid.