Effect of Mn/Fe ratio on Fe removal efficiency and tensile ductility of an Al–7.0Si–2.4Fe alloy

材料科学 合金 延展性(地球科学) 极限抗拉强度 延伸率 冶金 相(物质) 化学成分 表面积体积比 体积分数 质量分数 复合材料 分析化学(期刊) 化学工程 热力学 化学 蠕动 有机化学 工程类 物理 色谱法
作者
Dongfu Song,Yuliang Zhao,Zhi Wang,Yiwang Jia,Hua Huang,Datong Zhang,Weiwen Zhang
出处
期刊:Journal of Materials Research [Springer Nature]
卷期号:36 (6): 1357-1366 被引量:12
标识
DOI:10.1557/s43578-021-00194-6
摘要

The poor plasticity of recycled Al–Si alloys severely limits their application owing to the harmful Fe-rich phase. Here we studied the effect of Mn/Fe mass ratio on iron removal efficiency and type of iron-rich phase in Al–7.0Si–2.4Fe alloy. The results show that adding Mn promotes the formation of primary α-Al15(FeMn)3Si2 rather than α-Al8Fe2Si, benefit for the gravity sedimentation and removal of sludge phases owing to the higher formation temperature of α-Al15(FeMn)3Si2. When Mn/Fe ratio is higher than 0.7, a peritectic structure forms showing irregular double-layer band-shape with high Mn/Fe ratio in inner layer, whose volume fraction and size gradually increase with increasing Mn/Fe ratio. The peritectic structures consumed the Mn in the melt, leading to no more increase of Fe removal efficiency. The remaining Mn transforms the needle-like β-Al5FeSi to compact α-Al15(FeMn)3Si2. Both fracture strength and elongation improved significantly compared with the alloy without Mn addition, while mechanical properties have no obviously change with increasing Mn/Fe ratio. There are 10 pictures in this manuscript, the abstracts are listed as follows: Fig. 1 shows the effect of Mn/Fe ratio on the chemical composition of the ingots; Fig. 2 shows the morphologies, chemical composition of the sludge phases in the slag with different Mn/Fe ratios; Fig. 3 shows equilibrium solidification curves with different Mn/Fe ratios; Fig. 4 shows the morphological statistics of the two kinds of typical sludge phases under different Mn/Fe ratios; Fig. 5 shows the effect of sphericity and equivalent diameter on settlement velocity; Fig. 6 shows the microstructure of the Al–7Si–2.4Fe alloy after melt holding under different Mn/Fe ratios; Fig. 7 shows the XRD and DSC curves after melt holding under different Mn/Fe ratios; Fig. 8 shows the morphological characteristics of Fe-rich phases in different spatial directions; Fig. 9 shows the tensile properties of the as-cast alloy with different Mn/Fe ratios; Fig. 10 shows the cracks initiation and propagation of the as-cast alloy with different Mn/Fe ratios.
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