Influence of transition elements (Zr, V, and Mo) on microstructure and tensile properties of AlSi8Mg casting alloys

ABSTRACT

The influence of the additions of transition elements (Zr, V, and Mo) on microstructure, precipitation behaviour and tensile properties of Al–8%Si–0.3%Mg permanent mould castings were investigated. It reveals that the presence of the transition elements increased the solute concentration in aluminium matrix, refined eutectic Si particles, and reduced the length and aspect ratio of intermetallic phases in as-cast microstructure. Moreover, the transition element addition promoted the formation of solute cluster and increased the number density of β′ precipitates and dispersoids during T6 heat treatment. The additions of Zr, V, and Mo considerably improved the tensile strengths and elongation in both as-cast and T6 conditions. The effects of the combined addition of Zr, V, and Mo on the microstructure, precipitation behaviour, and tensile properties were stronger than that of the addition of Zr and V.

On a étudié l’influence des ajouts d’éléments de transition (Zr, V et Mo) sur la microstructure, le comportement de précipitation et les propriétés de traction des moulages en coquille d’Al-8%Si–0.3%Mg. On révèle que la présence des éléments de transition augmentait la concentration du soluté dans la matrice d’aluminium, affinait les particules de Si eutectiques et réduisait la longueur et le rapport d’aspect des phases intermétalliques dans la microstructure coulée. De plus, l’ajout d’éléments de transition favorisait la formation d’agrégats de solutés et augmentait la densité du nombre des précipités β″ et des dispersoïdes pendant le traitement thermique T6. Les ajouts de Zr, V et Mo ont amélioré considérablement les résistances à la traction et l’élongation dans les conditions brutes de coulée et T6. Les effets de l’ajout combiné de Zr, V et Mo sur la microstructure, le comportement de précipitation et les propriétés de traction étaient supérieurs à ceux de l’ajout de Zr et V.

KEYWORDS:

• Al–Si–Mg casting alloy
• precipitates
• dispersoids
• transition elements
• microstructure
• Heat-treatment
• mechanical properties

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the author(s).

Additional information

Funding

The authors would like to acknowledge the financial support of the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC) under the [grant number CRDPJ 514651–17] and Rio Tinto Aluminium through the NSERC Industry Research Chair in the Metallurgy of Aluminium Transformation at University of Quebec at Chicoutimi.