본 소개 자료는 "Dissertation, Technischen Universität Wien, Fakultät für Maschinenwesen und Betriebswissenschaften"에서 발행된 "Interface of steel inserts in Al-Si alloy castings" 논문을 기반으로 합니다.
![Figure 3.23 Demo-axial sample as a compound casting, a) Steel insert positioned in a squeeze casting mould [58], b) Steel insert (top) and compound casting [58], c) Cross section of the sample [57]](https://castman.co.kr/wp-content/uploads/image-2329.webp)
1. 개요:
- 제목: Al-Si 합금 주물 내 강철 인서트의 계면 (Interface of steel inserts in Al-Si alloy castings)
- 저자: Dipl. Ing. Karolina Monika Zimnik
- 발행 연도: 2011년
- 발행 저널/학회: Dissertation, Technischen Universität Wien, Fakultät für Maschinenwesen und Betriebswissenschaften
- 키워드: 알루미늄-실리콘 합금, 강철 인서트, 주조, 계면 특성 분석, 응고, 잔류 응력, Al-Fe-Si 금속간 화합물, 중력 다이캐스팅(금형 주조), 저압 다이캐스팅(저압 주조), 스퀴즈 캐스팅(가압 주조)
2. 초록:
알루미늄 합금은 낮은 밀도와 우수한 기계적 특성으로 인해 매우 중요한 재료입니다. 알루미늄 실리콘 주조 합금은 자동차, 항공 우주 및 엔지니어링 분야에 필수적입니다. 알루미늄 실리콘 합금은 주조 공정에 잘 확립되어 있지만, 실리콘은 취성 침상형 입자를 형성하여 주조 구조물의 내충격성을 감소시킵니다. 강철 또는 주철 인서트는 국부적으로 증가된 강도와 내마모성을 제공합니다.
철계 합금의 비교적 높은 용융 온도는 철 부품을 주형에 배치하여 액체 Al 용탕으로 둘러싸고, 이것이 응고되면서 인서트를 매립할 수 있게 합니다. 강철 인서트는 중력 주조, 저압 다이캐스팅, 스퀴즈 캐스팅을 통해 Al-Si 합금에 매립됩니다. 중력 주조에는 표면이 다른 산화 및 에칭된 강철 막대가 사용됩니다. 강철 큐브 인서트를 사용한 중력 주조에는 상온(RT) 및 고온에서 Al (99.8%), AlSi7 및 AlSi7Mg0.3과 같은 다양한 열 조건이 사용됩니다. 계단형상의 저압 다이캐스팅에는 높이가 다른 인서트 링이 사용됩니다. Bitsche의 논문에서는 AlSi7Mg0.3의 스퀴즈 캐스팅을 통해 강철 인서트를 알루미늄에 매립하는 잠재력을 보여주기 위해 데모 축 샘플이 설계되었습니다.
철(Fe)의 선형 열팽창 계수(CTE)는 알루미늄(Al)의 약 절반입니다 (∆CTE > 12ppm/K). 응고 중 Al 합금은 약 6 vol.% 수축합니다. 항복 강도는 응고 온도 바로 아래에서 매우 낮아 인서트 주변에서 소성 변형이 발생합니다. 탄성 응력이 275°C 이하에서 형성될 수 있다고 가정하면, Fe와 Al 사이의 나머지 부적합 부피는 약 1 vol.%에 달합니다. 해당 선형 길이 변화는 탄성 범위를 초과합니다. 형성되는 탄성 응력은 사용 온도에서 Al 합금의 항복 강도에 따라 달라집니다.
마그네슘 첨가는 α-Al의 석출 경화를 가능하게 합니다. 순수 Al의 상온 항복 강도는 약 50MPa이며, AlSi12 공정 조직의 항복 강도는 약 150MPa이고, Mg2Si에 의한 합금의 석출 경화 후에는 >200MPa입니다.
따라서 주물의 0.3% 변형은 인서트 주변 Al 합금의 다양한 미세 구조 구성 요소 내에서 다양한 정도의 소성 변형과 탄성 응력을 유발합니다.
인서트 부분을 둘러싸는 Al 벌크 영역의 내부 응력은 X선 회절로 측정됩니다. 인서트가 없는 급랭된 α-Al 매트릭스에서 75±25MPa의 압축 수준은 Si에 대한 열 부적합에서 비롯됩니다. 인서트에 가까운 알루미늄에는 100MPa 범위의 접선 인장 응력이 확인됩니다. 거친 표면을 가진 강철 인서트를 매립하는 Mg 함유 Al-Si 합금의 시효 경화에 따라 접합 강도가 증가합니다.
주사 전자 현미경(SEM) 및 광학 현미경(LOM)은 샘플의 미세 구조, 특히 알루미늄과 강철 사이의 계면을 특성화하는 데 사용됩니다. 계면 반응은 화학적으로 세척된 강철에서는 Al-Fe-Si 상을 생성하지만 자연 산화된 강철에서는 생성하지 않습니다. Al 주물은 수지상정간 영역에 α-덴드라이트와 AlSi12 공정 조직으로 구성됩니다. 주형에 가까울수록 SDA는 벌크보다 훨씬 작으며, 이는 주형에서 응고가 시작되어 냉각 속도가 더 높기 때문입니다.
금속 조직 검사를 통해 일부 균열, 가스 혼입 및 수축공이 관찰되었으며, 이는 레이저 초음파를 통해 비파괴적으로도 검출되었습니다. 이러한 결함은 계면에서의 응고가 지연될 때 증가합니다. 요약하면, 강철 인서트의 형상이나 표면 처리, 특히 매립 Al 합금의 응고 조건은 반응성 접합, 갭 또는 다공성과 같은 계면 품질에 상당한 영향을 미칩니다.
응고는 재용융을 피해야 하는 계면을 따라 시작되어야 합니다. 응고 전면 사이에는 충분한 용탕 공급이 이루어져야 합니다.
3. 서론:
알루미늄은 약 1세기의 응용 역사를 가진 엔지니어링 재료이지만, 강철 다음으로 세계에서 두 번째로 많이 사용되는 금속이 되었습니다. 알루미늄은 우리가 일하는 건물에서부터 운전하는 자동차, 마시는 캔, 이용하는 항공편에 이르기까지 우리 삶의 많은 측면에서 핵심 구성 요소입니다. 가벼운 무게, 강성, 강도, 내부식성, 재활용성 등 매우 매력적인 특성의 조합은 거의 끝없는 응용 분야에 완벽하게 적합하며 현대 생활의 필수적인 부분으로 매일 사용됩니다. 알루미늄은 기능성과 미래 지향적인 형태 및 저렴한 비용으로 설계 잠재력을 결합한 재료를 찾는 선도적인 디자이너, 건축가 및 엔지니어에게 선택되는 금속입니다.
알루미늄 합금은 주요 합금 원소에 따라 분류됩니다. 4XXX 계열은 주로 주조 용이성을 위해 실리콘과 합금됩니다. 알루미늄 실리콘 합금은 주조 공정에 잘 확립되어 있습니다. 복잡한 형상의 신뢰할 수 있는 주물을 생산할 수 있으며, 불량하게 공급된 부분에서 얻어지는 최소 기계적 특성은 강도는 높지만 주조성이 낮은 합금으로 만든 주물보다 높습니다.
실리콘은 용탕의 유동성을 증가시키고, 용융 온도를 낮추며, 응고와 관련된 수축을 감소시키고, 원료로서 매우 저렴합니다. 실리콘은 또한 밀도가 낮아(2.34 g cm-3) 주조 부품의 전체 중량을 줄이는 데 이점이 될 수 있습니다. 실리콘은 알루미늄에 대한 용해도가 매우 낮습니다. 실리콘은 해당 주조 합금에서 거의 순수한 실리콘으로 공정적으로 편석되며, 이는 단단하여 마모 저항성을 향상시킵니다. 낮은 열팽창 계수는 피스톤에 활용되며, 실리콘 입자의 높은 경도는 내마모성에 기여합니다. 주조 합금의 최대 실리콘 양은 22-24% Si 정도이지만, 분말 야금으로 만든 합금은 40-50% Si까지 가능합니다. 실리콘 함량이 증가하면 연성을 희생시키면서 강도가 증가하지만, 이 효과는 그다지 두드러지지 않습니다.
알루미늄은 강철의 약 1/3 밀도와 강성을 가집니다. 주조, 기계 가공 및 압출이 용이합니다.
주조 인서트는 일반적으로 주철 또는 강철로 만들어집니다. 금속 코어는 주형 캐비티에서 주물을 배출하기 전에 제거할 수 있도록 주형의 분할선과 평행하게 주형에 배치되어야 합니다. 형상은 또한 주물에서 쉽게 제거될 수 있도록 해야 합니다. 주입 인서트는 더 나은 표면 마감과 주물의 급속 응고를 가능하게 하여 공정의 기계적 특성을 향상시킵니다.
본 연구는 다양한 주조 공정으로 제조된 Al 합금의 미세구조와 강철과 알루미늄 주물 간의 접합에 대해 논의합니다. 계면은 광학 현미경(LOM)과 주사 전자 현미경(SEM)을 사용하여 연구되었습니다.
4. 연구 요약:
연구 주제의 배경:
알루미늄 합금은 유리한 특성으로 인해 다양한 산업에서 중요하게 사용됩니다. Al-Si 주조 합금은 복잡한 형상을 생산하는 데 특히 중요합니다. 그러나 강도나 내마모성과 같은 국부적 특성을 향상시키거나 다양한 재료 기능을 결합하기 위해 인서트(주로 강철)가 알루미늄 부품에 주조됩니다. 이러한 하이브리드 부품의 성능에는 인서트와 주조 알루미늄 간의 접합 품질 및 계면 특성이 중요합니다. 이 계면에 영향을 미치는 요인에는 주조 공정, 합금 조성, 인서트 재료 및 표면 처리, 주조 및 냉각 중 열 조건 등이 있습니다. 알루미늄과 강철 간의 열팽창 계수 및 응고 수축의 차이는 계면에서 잔류 응력, 갭 또는 기타 결함을 유발할 수 있습니다.
선행 연구 현황:
본 학위논문에서 검토된 바와 같이, 선행 연구들은 알루미늄 합금의 분류, 강화 메커니즘(열처리 및 시효 경화 등), Al-Si 주조 합금의 특성 등 다양한 측면을 다루어 왔습니다. 중력 다이캐스팅, 저압 다이캐스팅, 스퀴즈 캐스팅과 같은 다양한 주조 공정은 다공성 및 수축과 같은 일반적인 결함과 함께 광범위하게 연구되었습니다. 응고 속도가 미세구조(예: 덴드라이트 암 간격 - SDA) 및 특성에 미치는 영향 또한 잘 문서화되어 있습니다. 마그네슘 및 알루미늄 합금의 주입 인서트에 대한 특정 연구에서는 설계 고려 사항, Al/Fe 계면에서의 금속간 화합물 형성, 공정 매개변수가 접합 및 결함 형성에 미치는 영향 등을 탐구했습니다. 이러한 계면의 미세구조 특성화, 열 분석, 기계적 시험 및 비파괴 평가 기술 또한 개발되고 적용되었습니다.
연구 목적:
21페이지에 명시된 바와 같이, 본 연구의 목적은 다양한 주조 공정(중력 다이캐스팅, 저압 다이캐스팅, 스퀴즈 캐스팅)으로 생산된 알루미늄 주물과 강철 인서트 사이의 계면을 조사하는 것이었습니다. 구체적으로 다루어진 질문은 다음과 같습니다:
- 어떤 주조 조건이 계면 반응을 얼마나 발생시키는가?
- 계면 반응이 접합을 개선하는가?
- CTE 불일치로 인해 주조 중 계면의 Al에 얼마나 많은 잔류 응력이 발생하는가?
- 인서트에 대한 계면의 주조 미세구조는 어떻게 발달하는가?
- 어떤 주조 결함이 계면에 영향을 미치는가?
- 접합 강도는 Al 합금의 시효 경화에 의존하는가?
핵심 연구 내용:
본 연구의 핵심은 중력 다이캐스팅(로드 및 큐브 샘플), 저압 다이캐스팅(스텝 샘플), 스퀴즈 캐스팅(데모 축 샘플)의 세 가지 다른 주조 방법을 사용하여 강철 인서트가 매립된 Al-Si 합금 주물을 실험적으로 생산하고 특성을 분석하는 것이었습니다. 다양한 Al 합금(Al 99.8%, AlSi7, AlSi7Mg0.3)과 강철 인서트(St37, 18-8 Cr-Ni, St52, C45E)가 다양한 표면 조건과 형상으로 사용되었습니다. 본 연구는 다음 사항에 중점을 두었습니다:
- Al/강철 계면에서 금속간 화합물 상의 형성 조사.
- 덴드라이트 암 간격(SDA)을 포함한 계면 근처 Al 합금의 미세구조 분석.
- 갭, 다공성, 균열과 같은 결함 식별 및 특성화.
- 인서트 주변 알루미늄 매트릭스의 잔류 응력 측정.
- 인발 시험을 통한 접합 강도 평가.
- 이러한 계면 특성을 주조 매개변수, 열 이력 및 주조 후 열처리와 연관시키는 것.
LOM, SEM, EDX, XRD, 열 분석(DSC, TMA), 경도 시험, 압축 시험 및 비파괴 검사를 위한 레이저 초음파(LUS)를 포함한 다양한 분석 기술이 사용되었습니다.
5. 연구 방법론
연구 설계:
본 연구는 중력 다이캐스팅, 저압 다이캐스팅, 스퀴즈 캐스팅으로 생산된 Al-Si 합금 주물 내 강철 인서트의 계면 특성을 비교하기 위한 실험적 연구로 설계되었습니다. 다양한 인서트 형상(로드, 큐브, 링, 튜브), Al 합금(순수 Al, AlSi7, AlSi7Mg0.3) 및 강종(St37, 18-8 Cr-Ni, St52, C45E)이 조사되었습니다. 인서트 표면 처리, 용탕 온도, 주형 온도 및 주조 후 열처리가 계면 미세구조, 결함 형성, 금속간 화합물 성장, 잔류 응력 및 접합 강도에 미치는 영향이 체계적으로 조사되었습니다.
데이터 수집 및 분석 방법:
- 재료:
- 알루미늄 합금: Al (99.8%), AlSi7, AlSi7Mg0.3.
- 강철 인서트: St37, 18-8 Cr-Ni (중력 다이캐스팅용); St52 (저압 다이캐스팅용); C45E (스퀴즈 캐스팅용).
- 인서트 표면 처리: 수령 상태(산화), 에칭, 연마.
- 주조 공정:
- 중력 다이캐스팅: 로드 샘플(AlSi7 내 St37, 18-8 Cr-Ni 인서트) 및 큐브 샘플(Al 99.8% 및 AlSi7Mg0.3 내 St37, 18-8 Cr-Ni 인서트).
- 저압 다이캐스팅: 스텝 샘플(AlSi7Mg0.3 내 St52 링 인서트).
- 스퀴즈 캐스팅: 데모 축 샘플(AlSi7Mg0.3 내 C45E 형상 튜브 인서트).
- 열처리: 165°C, 250°C, 350°C에서 다양한 시간 동안 시효 처리.
- 시험 방법:
- 주조 중 온도 측정.
- 미세구조 분석: 상 식별 및 결함 분석을 위한 광학 현미경(LOM) 및 에너지 분산형 X선 분광법(EDX)을 갖춘 주사 전자 현미경(SEM).
- 경도 시험: 브리넬 경도(HB10) 및 미소 경도(HV0.05).
- 열 분석: 열팽창을 위한 열기계 분석(TMA) 및 상변태를 위한 시차 주사 열량측정(DSC).
- 압축 시험: 고온에서 유동 응력을 결정하기 위한 Gleeble Machine 1500.
- X선 회절(XRD) 분석: Al 및 강철의 잔류 응력 측정을 위한 sin²Ψ 방법. AlSi7 합금에 대한 중성자 회절도 언급됨.
- 인발 시험: 데모 축 샘플의 접합 강도 평가를 위한 Zwick Z050 시험기.
- 레이저 초음파(LUS): 데모 축 샘플의 계면 결함 검출을 위한 비접촉식 비파괴 방법.
연구 주제 및 범위:
본 연구는 강철 인서트와 Al-Si 합금 주물 사이의 계면 현상에 중점을 두었습니다. 범위는 다음과 같습니다:
- Al/강철 계면 형태 및 미세구조 특성화.
- 금속간 화합물(IMC) 층(예: Al-Fe-Si 상) 식별 및 정량화.
- 계면 또는 계면 근처의 주조 결함 분석(다공성, 수축공, 갭, 균열).
- 주조 매개변수(용탕/주형 온도, 냉각 속도, 압력)가 계면 품질에 미치는 영향 조사.
- 인서트 재료, 형상 및 표면 처리가 미치는 영향 연구.
- 열 부적합 및 상변태로 인한 잔류 응력 측정.
- 특히 시효 경화가 접합 강도에 미치는 영향 등 접합부의 기계적 건전성 평가.
- 계면 품질 평가를 위한 비파괴 검사(LUS) 적용.
본 연구는 중력 다이캐스팅, 저압 다이캐스팅, 스퀴즈 캐스팅의 세 가지 주요 주조 기술을 다루었습니다.
6. 주요 결과:
주요 결과:
본 연구는 다양한 공정 조건 하에서 Al-Si 합금 주물 내 강철 인서트의 계면 형성과 특성에 대한 포괄적인 통찰력을 제공했습니다.
- 응고 및 미세구조:
- AlSi7 주물은 일반적으로 α-Al 덴드라이트와 Al-Si 공정 조직으로 구성되었습니다. 2차 덴드라이트 암 간격(SDA)은 국부적인 응고 속도에 따라 크게 달라졌으며(로드 샘플에서 5-75µm, 스텝 샘플에서 <3-20µm, 데모 축 샘플에서 8-80µm 바이모달), 이는 주형 온도, 인서트 온도 및 주물 단면 두께의 영향을 받았습니다.
- 스텝 샘플의 냉각 속도는 약 40K/s(강철 인서트 근처, 두꺼운 Al 단면)에서 160K/s(얇은 Al 단면, 주형 근처)까지 다양했습니다.
- 계면 미세구조는 AlSi12 공정 조직의 20~30 vol%로 다양했으며, 때로는 더 높은 농도가 거시적 편석을 나타냈습니다.
- 계면 반응 및 금속간 화합물(IMC):
- Al-Fe-Si 상을 형성하는 계면 반응은 주로 화학적으로 세척된(산화물 없는) 강철 표면에서 발생했습니다. 반응 정도는 Al-Si 합금보다 순수 Al에서 더 컸습니다.
- 중력 주조 로드 샘플(AlSi7/St37)에서는 강철 측에 IMC 섬(5-115µm)이 형성되었습니다. 큐브 샘플(Al/St37, RT 주형)의 경우, IMC(10-13µm)가 전체 계면을 따라 형성되었습니다.
- 자연 산화된 강철 인서트는 일반적으로 일반적인 응고 기간 내에 상당한 반응층을 보이지 않았습니다.
- 주조 결함:
- 수축공, 갭 및 다공성은 일반적인 계면 결함이었으며, 특히 계면에서의 응고가 지연되거나 재용융이 발생했을 때 두드러졌습니다.
- 스텝 샘플(LPDC)에서는 가스 혼입이 자주 관찰되어 갭이 발생했습니다.
- 중력 주조 큐브 샘플에서는 용탕이 강철 표면에서 너무 빨리 응고하거나(예: AlSi7Mg0.3에 대한 고온 주형, 적절한 용탕 공급 없음) 수축이 보상되지 않으면 접합 불량 및 큰 갭이 관찰되었습니다.
- 스퀴즈 캐스팅(데모 축 샘플)은 우수한 접합 가능성을 보였지만, 벌크 Al에서는 충전 다공성과 같은 결함이 여전히 발생할 수 있었습니다.
- 잔류 응력:
- X선 회절 결과, 급랭 후 Al-Si 매트릭스에서 압축 응력(α-Al에서 일반적으로 70±20MPa)이 나타났으며, 이는 Si 입자와의 열 부적합에서 비롯된 것입니다.
- 강철 인서트 근처에서는 스텝 샘플의 Al에서 최대 100MPa(또는 40MPa 인장, 벌크보다 약 110MPa 증가)의 접선 인장 응력이 측정되었으며, 이는 Al과 강철 간의 CTE 불일치에 기인합니다. 반경 방향 압축 응력은 약 -90 ± 30MPa였습니다.
- 데모 축 샘플(AlSi7Mg0.3/C45E)에서 잔류 응력이 측정되었습니다.
- 접합 강도 및 기계적 특성:
- AlSiMg 합금의 항복 강도는 온도 증가에 따라 선형적으로 감소했습니다(예: 110°C에서 약 180MPa에서 500°C에서 약 20MPa로).
- 데모 축 샘플에 대한 인발 시험 결과, 접합 강도는 열처리의 영향을 받는 것으로 나타났습니다. AlSi7Mg0.3 합금의 시효 경화(예: 165°C/2.5h, 항복 강도 약 190MPa)는 수축 끼워맞춤 압력 증가 및 기계적 맞물림으로 인해 접합 강도를 향상시켰습니다. 최고 시효 처리된 샘플 22에서 가장 높은 인발력(26kN)이 관찰되었습니다.
- AlSi7Mg0.3의 경도는 열 조건에 따라 다양했습니다. 165°C에서의 시효 처리는 경도를 증가시켰고, 고온 처리(예: 350°C) 또는 용체화 처리는 경도를 감소시켰습니다.
- 비파괴 검사(LUS):
- 레이저 초음파(LUS)는 데모 축 샘플(강철 튜브/AlSi7Mg0.3)의 계면에서 박리 및 층간 분리를 성공적으로 감지했습니다. 결함은 초음파 신호 진폭 및 도달 시간의 변화로 식별되었습니다. LUS는 특히 튜브형 인서트의 계면 품질을 특성화하는 데 유용한 것으로 입증되었습니다.
그림 이름 목록:
- Figure 4.1 Graph of the cooling rates from 530 to 150°C at different positions in the step sample
- Figure 4.25 LOM of the rod sample 2 according to the positions indicated Figure 4.25 R (showing interface gaps, shrinkage)
- Figure 4.39 SEM micrographs showing intermetallic islands on the cross section of the rod sample 5
- Figure 4.41 Shows the intermetallic phases of the cube sample 2 (mould at RT)
- Figure 4.43 SEM micrographs showing intermetallic reactions of the cube sample 3 (AlSi7 cast, mould at the 700°C)
- Figure 4.63 Stress analysis by X-ray diffraction of the Al in the cast alloy quenched from 350°C along a radial line from the steel interface compared with stress values measured in AlSi7 without steel insert
- Figure 4.67 Pull out test of the steel tubes from the as cast and heat treated demo-axial sample: force versus displacement curves
- Figure 4.69 [70] Shows A) Scan along the surface with the position of the minimum shown, B) Ultrasonic raw data of one 360° scan (LUS results)
7. 결론:
AlSi7 주물은 α-덴드라이트와 공정 Al-Si로 구성되며, 2차 덴드라이트 암 간격(SDA)은 5-75µm 사이에서 다양하게 나타나 국부적인 응고 속도를 반영합니다. 차가운 주형이나 차가운 강철 인서트 근처에서는 더 미세한 덴드라이트 구조가 관찰되었습니다. 계면 미세구조는 다양했으며, 20-30 vol%의 AlSi12 공정 조직을 포함했습니다. 스텝 주물의 냉각 속도는 40K/s에서 160K/s 범위였습니다.
Al 주물 내 강철 인서트는 합금이 마지막으로 응고되거나 재용융된 부위에서 특히 수축공, 갭 및 다공성과 같은 계면 결함을 나타냈습니다. LPDC 스텝 샘플에서는 가스 혼입이 일반적이었습니다. 산화물 없는 강철과의 계면 반응으로 알루미나이드가 형성되었으며, 이는 Al-Si 합금보다 순수 Al에서 더 두드러졌습니다. 국부적인 계면 반응이 있을 때 기계적 접합이 더 나은 것으로 보입니다.
Al-Si 합금의 잔류 응력은 Si와의 열 부적합으로 인해 급랭 후 α-Al에서 상당한 압축 응력(70±20MPa)을 나타냈습니다. 강철 인서트 근처에서는 Al이 강철에 비해 수축함에 따라 원주 방향 인장 응력(예: 40MPa 인장, 약 110MPa 변화)이 측정되었습니다. AlSiMg의 항복 강도는 온도에 따라 감소했습니다. 매립 강도는 인서트 표면 거칠기에 의해 제공되는 것으로 보입니다. AlSi7Mg 합금의 시효 경화(항복 강도 약 190MPa)는 접합 강도를 향상시켰습니다.
레이저 초음파는 튜브형 인서트 계면 품질의 비파괴 검사에 효과적인 것으로 입증되었습니다. 접합 품질은 주로 주조 방법에 따라 달라집니다. 강철 인서트에서 응고가 시작되는 것이 바람직하지만, 일반적으로 주형에서 오는 응고 전면과 경쟁합니다. LPDC는 결함이 가장 적은 계면을 생산했습니다. 결함이 없는 상태에서 기계적 맞물림(예: 가공 홈)에 의해 높은 접합 강도가 달성되며, 탄성 수축 끼워맞춤이 추가적인 접합을 제공합니다.
8. 참고문헌:
- [1] E. Totten, D. Scott, Mackenzie Hand Book of Aluminium 1, 2003
- [2] D.G. Altenpohl, Aluminium: technology, Applications and Environment, 1998
- [3] Aluminium alloy, The Aluminium Association, 1998
- [4] I.J. Polmear, Light Alloys, Metallurgy of the Light Metals (3th edition), 1995
- [5] The European Aluminium Association, www. eaa.net
- [6] K. Sears, Automotive engineering: Strategies Overview 2 (1), p. 55-68, 1997
- [7] W.S. Miller, L. Zhuang, J. Bottema, A.J. Witterbrood, P. De Smet, A. Haszler, Recent development in aluminium alloys for the automotive industry, Materials Science and Engineering A280, p. 37-49, 2000
- [8] E. Paul, DeGarmo, J.T. Black, Kohser, A. Ronal (2003). Materials and Processes in Manufacturing (9th edition). Wiley. p. 133
- [9] S.F. Pollard, Boatbuilding with aluminium, International Marine 1993
- [10] J.G. Kaufman, E.L. Rooy, Aluminium alloys castings: Properties, Processes and Applications, 2005
- [11] http://www.word-aluminium.org
- [12] G. Cole, A. Glove, R. Jeryan, G. Davies, Steel World 2 (1), p. 75-83, 1997
- [13] J. Wiley, Materials processing during casting, England 2006
- [14] S. Murali, K.S. Raman, K.S.S Murthy, Effect of magnesium, iron and solidification rates on the fracture toughness of AlSi7Mg0.3 casting alloy, Material Science Engineering 151, p. 1-10, 1992
- [15] L.F. Mondolfo, Aluminium alloys: structure and properties, 1979
- [16] J.L. Murray, A.J. McAlister, Vol.8, Metals Handbook (8th edition), p. 263, 1973
- [17] R.J. Davis, Aluminium and Aluminium alloys, ASM Specialty Book, 1994
- [18] R. A. Flinn, Fundamentals of Metal Casting, 1, 1963
- [19] W.E. Sicha, Properties of commercial casting alloys, Aluminium Vol.1- Properties, Physical Metallurgy and Phase Diagram, 4 American Society Metals, p. 277-302, 1971
- [20] F.A. Lasagni, Dissertation, Technische Universität Wien, 2006
- [21] A.K. Dahle, Heat treatment of aluminium alloys, encyclopedia of Materials Science and Technology 3, p. 1-3, 2001
- [22] M. Meier, Department of Chemical Engineering and Materials Science, 2004
- [23] G.A. Edwards, K. Stiller, G.L. Dunlop, M.J. Couper, The precipitation sequence in Al-Mg-Si alloy, Acta Materialia 46 (11) p. 3893-3904, 1998
- [24] K. Matsuba, Y. Sakaguchi, Y. Miyata, Y. Uteni, T. Sato, A. Kamilo, S. Ikeno, Metastable Phases in an Al-Si-Mg Alloy Containing Copper, Journal of Materials Science 35, p. 179-189, 2000
- [25] Heat treating, Metals Handbook (9th edition), ASM International, Metals Park Vol.4, 1981
- [26] F.A. Lasagni, M. Dumont, C. Salamida, J.A. Acuna, H.P. Degischer, Dilatometry revealing Si precipitation in Al-Si-alloys, International Journal of Materials Research, Vol.100, 2009
- [27] F.A. Lasagni, H.R. Mohammadian, A. Falahati, H.P. Degischer, Volume change of Si-containing Al-alloys during aging, 6th IFHTSE and 20th SMT Conference, Vienna 2006
- [28] F. Taghavi, S. Hasan, K. Yourself HK., Study on the effect of prolonged mechanical vibration on the grain refinement and density of A356 aluminium alloy, Material and Design 30 (5), p. 1604-1611, 2009
- [29] K.T. Chiang, N.M. Liu, T.C. Tstai, Modeling and analysis of the effects of processing parameters on the performance characteristics in the high pressure die casting process of Al-Si alloys, International Journal Advantaged Manufacturing Technology 41, p. 1076-1084, 2009
- [30] P.H. Fu, A.A. Luo, H.Y. Jiang, L.M. Peng, Y.D. Yu, C.Q. Zhai, Low pressure die casting of magnesium alloy AM50: response to process parameters, Journal Material Processing Technology 205 (1-3), p. 224-234, 2008
- [31] P.K. Seo, C.G. Kang, S,M. Lee, A study on reheating characteristic for thixio die casting process with electromagnetic stirring and extruded aluminium alloys, and their mechanical properties, International Journal Advantaged Manufacturing Technology 43 (5-6), p. 482-499, 2009
- [32] W. Young, Why die casting dies fail, 10th SDCE, International Die Casting Exposition & Congress, North American Die Casting Association, St. Louis, p. 1-7, Missouri 1979
- [33] A. Persson, S. Hogmark, J. Bergstrom, Surface and Coating Technology 191, p. 216-227, 2005
- [34] A.K. Dey, P. Poddar, K.K. Singh, K.L. Sahoo, Mechanical and wear properties of conventional gravity die cast A356 alloy, Materials Science and Engineering A 435-436, p. 521-529, 2006
- [35] W. Jiang, Z. Fan, D. Liao, D. Liu, Z. Zhao, X. Dong, Investigation of microstructure and mechanical properties of A356 aluminium alloy produced by expendable pattern shell casting process with vacuum and low pressure, Materials and Design 32, p. 926-934, 2011
- [36] M.R. Ghomashchi, A. Vikhrov, Squeeze casting: an overview, Journal of Materials Processing Technology 101, p. 1-9, 2000
- [37] G.A. Chadwick, T.M. Yue, Principles and applications of squeeze castings, Metallurgical and Materials 5 (1), p. 6-12, 1989
- [38] J.N. Pennington, Squeeze-cast parts approach performance of forgings, Mod. Met. 44 (1) 52, p. 54-60, 1988
- [39] O.G. Epanchistov, Structure and properties of metals solidified under high pressure, Russian Casting Production, p. 34-37, 1972
- [40] F. Shetata, Squeeze casting of Al-Cu and Al-Si alloys, Process. Adv. Mater 4 (3), p. 136-140, 1994
- [41] P. Balan, R.M. Pillai, K.G. Satyanarayana, B.C. Pai, The structure and properties of squeeze-cast eutectic Al-Si plates, International Journal Cast Metals Res. 6 (3), p. 131-136, 1993
- [42] M.R. Ghomashchi, K.N. Strafford, Factor influencing the production of high integrity Al-Si alloy components by die and squeeze casting process, Journal Material Processing Technology 38, p. 303-326, 1993
- [43] M. Noor, S. Jamaldian, K. Hussin, Microstructural study of Al-Si-Mg alloy reinforced with stainless steel wires composite via casting technique, American Journal of Applied Science 5 (6), p. 721-725, 2008
- [44] M. Merlin, G. Timelli, F. Bonollo, G. Garagnani, Impact behaviour of a356 alloy for low pressure die casting automotive wheels, Journal of Materials Processing Technology 209, p. 1060-1073, 2009
- [45] Q.T. Fang, D.A. Granger, Porosity formation in modified and unmodified A356 alloy castings, AFS Transaction, 97, p. 989-1000, 1989
- [46] R. Lumley, Fundamentals of aluminium metallurgy: Production, processing and applications, 2011
- [47] R. Cornell, H.K.D.H Bhadeshia, Aluminium-Silicon Castings Alloys, Set of lecture, University of Cambridge, 1995
- [48] K.J. Oswalt, M.S. Misra, Dendrite arm spacing (DAS): A nondestructive test to evaluate tensile properties of premium quality aluminium alloy (Al-Si-Mg) castings, AFS Transactions, 88, p. 845-862, 1980
- [49] H. Kaya, M. Gündüz, Dendritic growth in an aluminium-silicon alloy, ASM International, Vol.16, p. 12-21, 2007
- [50] M. Michael, H. Baker, Magnesium and Magnesium Alloys, ASM Specialty Handbook, 1999
- [51] Norsk Hydro Bulletin, Normaq; Magnesium, Pure and Alloys,
- [52] T.J. Ruden, Structural Design Trends for Magnesium Die Casting, International Symposium on Production, Refining and Fabrication of Light Metals, the Metallurgical Society of the Canadian Institute of Mining and Metallurgy, 1990
- [53] S. Housh, B. Mikucki, A. Stevenson, Selection and Application of Magnesium and Magnesium Alloys, Properties and Selection: Nonferrous Alloys and Special Purpose Materials, Vol.2, ASM Handbook, ASM International, p. 455-479, 1991
- [54] O. Kubaschewski, Iron-Binary Phase Diagrams, Springer-Verlag Berlin, 1982
- [55] G. Eggeler, W. Auer, H.Kaesche, On the influence of silicon on the growth of the alloy layer during hot dip aluminizing, Journal of Materials 21, 1986
- [56] R.D. Bitsche, U. Noster, C. Peterlechner, F.G. Rammerstorfer: Simulation von kraft- und formschlüssigen Hybridguss-Verbindungen als Designgrundlage, Tagungsbd. d 4. Ranshofener Leichtmetalltage, LKR-Verlag, Ranshofen, p. 275-286, 2006
- [57] R.D. Bitsche, Dissertation, Technische Universität Wien, 2009
- [58] W. Fragner, ARC Leichtmetallkompetenzzentrum Ranshofen GmbH, Internal report 2007
- [59] SEW 310: Physikalische Eigenschaften von Stählen, Taschenbuch der Stahl-Eisen-Werkstoffblätter, 1992
- [60] H.K.D.H Bhadeshia, Thermal analyses techniques. Differential thermal analysis, University of Cambridge, Material Science and Metallurgy 2002
- [61] H. Lehmann, Dilatometrie and differential thermal analysis for the evaluation of processes , 1956
- [62] K.P. Menard, Dynamic Mechanical Analysis, A Practical Introduction, Chapter 3, 1999
- [63] B. Wunderlich, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 78, 2004
- [64] www.hmi.de
- [65] C.B. Scruby, L.E. Drain, Laser Ultrasonic: Techniques and applications, Adam Hilger, 1990
- [66] J.P. Monchalin, Optical Detection of Ultrasound, IEEE Transactions on Ultrasonic, Ferroelectrics and Frequency Control, Vol. UFFC-33, No.5, p. 485-499, 1986
- [67] X. Wang, X. Xu, Thermoelastic wave induced by pulsed laser heating; Applied Physics A 73, p. 107–114, 2001
- [68] M. Schöbel, Internal report, TU Wien 2007
- [69] M. Schöbel, Internal report, TU Wien 2008
- [70] B. Reitinger, RECENDT Research Center for Non Destructive Testing GmbH, Internal report 2010
- [71] H.R.M Semnani, Dissertation, Technische Universität Wien, 2006
9. 저작권:
- 본 자료는 "Dipl. Ing. Karolina Monika Zimnik"의 논문입니다. "Interface of steel inserts in Al-Si alloy castings"을 기반으로 합니다.
- 논문 출처: http://www.ub.tuwien.ac.at/englweb/ (본 학위논문의 승인된 원본은 비엔나 공과대학교 중앙 도서관에서 열람 가능합니다.)
본 자료는 위 논문을 바탕으로 요약되었으며, 상업적 목적의 무단 사용을 금합니다.
Copyright © 2025 CASTMAN. All rights reserved.