Modification of the microstructure of hypoeutectic Al-Si alloys

• Applicant: Professor Dr. John Banhart
• Subject Area: Mechanical Properties of Metallic Materials and their Microstructural Origins
• Term: from 2010 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 189056468

• Final Report Year: 2017

Final Report Abstract

Erstmalig wurden verschiedene hochauflösende und elementsensitive mikroskopische Techniken kombiniert, um den Mechanismus der Veredelung von Al-Si Gusslegierungen durch Strontium aufzuklären. Es gelang, zwei verschiedene Ausscheidungstypen zu identifizieren (und zwar mit der Atomsonde und mittels TEM), denen wir zwei Funktionen zuschreiben können. Typ I sorgt für eine Verzweigung der Si-Phase, Typ II verhindert deren ungebremstes Wachstum zu groben Platten. Daraus ergibt sich, dass zwei in der Literatur diskutierte Mechanismen parallel wirken, allerdings in einer gegenüber der Literatur abgewandelten Weise. Weiterhin wurden Erkenntnisse bezüglich der Wirkung von P und Fe auf die Veredelung von Al-Si erarbeitet, sowie die Veredelung bei verschiedenen Sr-Gehalten untersucht. Das Entstehen verschiedener intermetallischer Phasen während der Erstarrung konnte in-situ mittels hochauflösender Röntgentomographie sehr deutlich erfasst werden. Modelle für die Entstehung der einzelnen Phasen und deren Abfolge wurden erstellt. Zusammenfassend haben unsere Arbeiten das Verständnis des Veredelungseffektes in Al-Si Legierungen erheblich erweitert. Die Veröffentlichung von Timpel et al. (2012) ist bereits 75 Mal zitiert worden, was wir als Bestätigung dafür werten, dass die Arbeit eine Lücke gefüllt hat.

Publications

• The role of strontium in modifying aluminium-silicon alloys, Acta Materialia 60(9), 3920–3928 (2012)
  M. Timpel, N. Wanderka, R. Schlesinger, T. Yamamoto, N. Lazarev, D. Isheim, G. Schmitz, S. Matsumura, J. Banhart
  
• Distribution of Fe-rich phases in eutectic grains of Sr-modified Al-10wt%Si-0.1wt% Fe casting alloy, Journal of Alloys and Compounds 558, 18–25 (2013)
  M. Timpel, N. Wanderka, R. Grothausmann, J. Banhart
  
• Intermetallic phases in Al-10Si-0.3Fe alloys cast with and without Sr modification and studied by TEM and FIB tomography, Intermetallics 72, 53–61 (2016)
  J.M. Yu, N. Wanderka, G. Miehe, J. Banhart
  
• Formation of intermetallic delta phase in Al-10Si-0.3Fe alloy investigated by in-situ 4D X-ray synchrotron tomography, Acta Materialia 129, 194–202 (2017)
  J.M. Yu, N. Wanderka, A. Rack, R. Daudin, E. Boller, H. Markötter, A. Manzoni, F. Vogel, T. Arlt, I. Manke, J. Banhart