The Use of Colour Metallography and EDS for Identification of
Chemical Heterogeneity of Selected Aluminium Alloys Copper and
Zinc Alloyed.

J 2015

The Use of Colour Metallography and EDS for Identification of Chemical Heterogeneity of Selected Aluminium Alloys Copper and Zinc Alloyed.

VIKTORIE, Weiss and Jaroslava SVOBODOVÁ

Basic information

Original name

The Use of Colour Metallography and EDS for Identification of Chemical Heterogeneity of Selected Aluminium Alloys Copper and Zinc Alloyed.

Name in Czech

Využití barevné metalografie a EDS pro identifikaci chemické heterogenity u vybraných hliníkových slitin.

Authors

VIKTORIE, Weiss (203 Czech Republic, guarantor, belonging to the institution) and Jaroslava SVOBODOVÁ (203 Czech Republic)

Edition

Manufacturing Technology, Ústí nad Labem, Univerzita J. E. Purkyne, 2015, 1213-2489

Other information

Language

English

Type of outcome

Article in a journal

Field of Study

20501 Materials engineering

Country of publisher

Czech Republic

Confidentiality degree

is not subject to a state or trade secret

RIV identification code

RIV/75081431:_____/15:00000562

Organization unit

Institute of Technology and Business in České Budějovice

Keywords (in Czech)

krystalová segregace; barevna metalografie; homogenizační žíhaní; barevné leptání; AlCu4MgMn; AlZn5,5MgCu; EDS

Keywords in English

crystal segregation; colour metallography; intermetallic phase; eutectic; colour etching; AlCu4MgMn; AlZn5.5MgCu; EDS

Abstract

ORIG CZ

V originále

Aluminium alloys with higher content of alloying elements are very susceptible to the emergence of crystal segregation that significantly affects the mechanical, physical and chemical properties of these alloys. Crystal segregation is called chemical heterogeneity in microscale and is formed during crystallization. Crystallization of alloys does not occur at a particular temperature, as is the case of pure metals, but in a certain temperature interval. During cooling of the melt occurs to formation of different regions within the dendritic cell that differs in chemical composition. Generally is crystal segregation defined as chemical heterogeneity formed during alloy crystallization that is enriched or deprived of alloying elements and impurities that segregate unevenly across the surface of the dendrites. In the central area of the dendritic cells is alloy deprived of alloying elements, while the outer parts of dendritic cells and in space between dendrites is the concentration of alloying elements richer. This concentration has a hyperbolic course, when the central region of dendritic cells has the lowest concentration of the alloying elements and the outer part of dendrite boughs and interdendritic space have the maximum. Distribution of individual elements has a recurring character and can be described by sine function. The distance between two main axes of dendritic cells is affected by the temperature interval between the liquidus and solidus for the given alloy, the cooling rate of the melt and temperature gradient during solidification. Formation of the crystal segregation in aluminium alloys rich in alloying element and additives cannot be prevented, it is possible only influence its scope and with the right choice of heat treatment parameters can be suppressed. To suppress the crystal segregation the castings are subjected to heat treatment which is called homogenization annealing. It is the diffusion process in which there occurs to a balancing of chemical composition of alloy and the uniformity of its structure.

In Czech

Slitiny hliníku s větším obsahem legujících prvků jsou velmi náchylné na vnik krystalové segregace, která významně ovlivňuje mechanické, fyzikální a chemické vlastnosti těchto slitin. Krystalovou segregací je nazývána chemická heterogenita v mikroměřítku a vzniká při krystalizaci. Krystalizace slitin neprobíhá při konkrétní teplotě, jak tomu je u čistých kovů, ale v určitém intervalu teplot. Při ochlazování taveniny dochází ke vzniku různých oblastí v rámci dendritických buněk, které se liší chemickým složením. Obecně lze krystalovou segregaci nadefinovat jako chemickou heterogenitu vnikající při krystalizaci slitiny, která je obohacena nebo naopak ochuzena o legující prvky a příměsi, které segregují nerovnoměrně po celé ploše dendritů. Ve středové oblasti dendritických buněk je slitina ochuzena o legující prvky, naopak v krajních částech dendritických buněk a v mezidendritickém prostoru je koncentrace legujících prvků bohatší. Tato koncentrace má hyperbolický průběh, kdy středová oblast dendritických buněk má nejnižší koncentraci legujících prvků a krajní část dendritických větví a mezidendritického prostoru vykazuje maximální. Rozložení jednotlivých prvků má periodický charakter a lze je popsat sinusovou funkci. Vzdálenost mezi dvěma hlavními osami dendritických buněk je ovlivněna teplotním intervalem mezi likvidem a solidem pro danou slitinu, rychlosti ochlazovaní taveniny a teplotním gradientem při tuhnutí. Menší vzdálenost mezi osami dendritických buněk vzniká při rychlejším ochlazování, které umožňuje velmi rychlý odvod tepla a vytváří tak velmi jemnou strukturu výsledné slitiny. Větší vzdálenost mezi hlavními osami dendritických buněk podporuje výraznější odmíšení vnikající při pomalém ochlazování taveniny. Proces rychlého nebo pomalého ochlazování taveniny souvisí s rychlostí odvodu tepla v procesu tuhnutí a výrazně jej ovlivní volba materiálu slévárenské formy. Vzniku krystalové segregace u hliníkových slitin bohatých na legury a příměsi nelze zabránit, lze pouze ovlivnit její rozsah a správnou volbou parametrů tepelného zpracovaní ji potlačit. K potlačení krystalové segregace se odlitky podrobují tepelnému zpracování, které se nazývá homogenizační žíhání. Jedná se o difúzní proces, při kterém dochází k vyrovnávání chemického složení slitiny a zrovnoměrnění její struktury.

Přehled o publikaci