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Al-Si-Fe 3원계 조성의 응고경로 예측 및 실험적 검증
Prediction of Solidification Path in Al-Si-Fe Ternary System and Experimental Verification 원문보기

한국주조공학회지 = Journal of Korea Foundry Society, v.30 no.1, 2010년, pp.34 - 45  

이상환 (한국생산기술연구원 주조공정연구부) ,  이상목 (한국생산기술연구원 주조공정연구부)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The effects of alloy elements and cooling rate on the solidification path and the formation behavior of $\beta$ phase in Fe-containing Al-Si alloys were studied based on the thermodynamic analysis and the pertinent experiments. The thermodynamic calculation was systematically performed by...

주제어

#Al-Si-Fe system   #Solidification path   # $\beta$ phase   #Fe content   #Si content   #Cooling rate  

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Al-Si합금의 특징은 무엇인가? Al-Si합금은 높은 유동성, 낮은 열팽창성, Si팽창에 의한 수축공결함 상쇄효과 등 우수한 주조성으로 인하여 정밀한 부품 주조에 적합하기 때문에 자동차 및 정보전자 부품을 비롯한 다방면의 제조분야에서 활용되고 있다. Fe는 고온 액상 상태의 Al-Si합금에 대해 고용도가 높기 때문에 정련공정, 용해주조공정, 철계재질 부품 및 설비와의 고온 접촉 등의 여러 경로를 통하여 쉽게 유입된다.
Fe은 Al-Si합금에 어떤 경로를 통해 유입되는가? Al-Si합금은 높은 유동성, 낮은 열팽창성, Si팽창에 의한 수축공결함 상쇄효과 등 우수한 주조성으로 인하여 정밀한 부품 주조에 적합하기 때문에 자동차 및 정보전자 부품을 비롯한 다방면의 제조분야에서 활용되고 있다. Fe는 고온 액상 상태의 Al-Si합금에 대해 고용도가 높기 때문에 정련공정, 용해주조공정, 철계재질 부품 및 설비와의 고온 접촉 등의 여러 경로를 통하여 쉽게 유입된다. 또한, 연간 130만톤 정도 발생하는 알 루미늄 스크랩의 반복적인 재활용으로 인하여 Al-Si합금 내 Fe함량이 누적 상승하여 기계적 특성 열화의 큰 원인으로 작용하고 있다.
Al5FeSi(β)상은 어떤 특징을 갖는 상인가? Al-Si합금에 포함된 Fe는 액상에 대해 높은 고용도를 가지는 반면에 응고 기지상에 대해서는 매우 낮은 고용도를 가지기 때문에, Al8Fe2Si(α)상, Al5FeSi(β)상 등과 같은 3원계 금속간화합물의 형성 경향이 강하다[1]. 특히, 침상형 β상은 연신율, 충격에너지 등의 기계적 특성을 저하시킬 뿐만 아니라 기공 등의 주조결함을 발생시키기 때문에 합금 및 공정 설계 시 제어해야만 하는 유해한 석출상으로 알려져 있다[2,3]. 한편, 금형주조산업에서는 금형의 내소착성 확보 및 내구수명 증가를 위해 Fe를 0.
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참고문헌 (16)

  1. J. A. Taylor, "The Effect of Fe in Al-Si Casting Alloys", 35th Australian Foundry Institute National Conference (2004) 148-157 

  2. S. Seifeddine, S. Jhansson and I. L. Svensson, "The Influence of Cooling Rate and Mn Content on the $\beta-Al_5FeSi$ Phase Formation and Mechanical Properties of Al-Si-based Alloys", Mater. Sci. Eng. A, 490 (2008) 385-390 

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  3. X. Ma, A. M. Samuel, F. H. Samuel, H. W. Doty and S. Valtierra, "A Study of Tensile Properties in Al-Si-Cu and Al-Si-Mg Alloys", Mater. Sci. Eng. A, 490 (2008) 36-51 

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  4. H. P. Takeda and K. Mutuzaki, "The Equilibrium Diagram of the Fe-Al-Si System", Tetsu-to-Hagane, 26 (1940) 335-361 

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  5. S. P. Gupta, "Intermetallic Compound Formation in Fe-Al-Si Ternary System Part I", Mater. Charact., 49 (2003) 269-291 

  6. S T. Maitra and S. P. Gupta, "Intermetallic Compound Formation in Fe-Al-Si Ternary System Part II", Mater. Charact., 49 (2003) 293-311 

  7. F. Bosselet, S. Pontevichi, M. S. Perronet and J. C. Viala, "Measurement of the Isothermal Section at 1000 K of Al-Fe-Si", J. Phy. IV, 122 (2004) 41-46 

  8. N. Krendelsberger, F. Weitzer and J. C. Schuster, "On the Reaction Scheme and Liquidus Surface in the Ternary System Al-Fe-Si", Metall. Mater. Tran. A, 38 (2007) 1681-1691 

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  9. Z. K. Liu and Y. A. Chang, "Thermodynamic Assessment of the Al-Fe-Si System", Metall. Mater. Tran. A, 30 (1999) 1081-1095 

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  10. Y. Du, J. C. Schuster, Z. K. Liu, R. Hu, P. Nash, W. Sun, W. Zhang, J. Wang, L. Zhang, C. Tang, Z. Zhu, S. Liu, Y. Ouyang, W. Zhang and N. Kredelsberger, "A Thermodynamic Description of the Al-Fe-Si System over the Whole Composition and Temperature Ranges via a Hybrid Approach of CALPHAD and Key Experiments", Intermetallics, 16 (2008) 554-570 

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  11. G. Shao, "Thermodynamic Assessment of the Nb-Si-Al System", Intermetallics, 12 (2004) 655-664 

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  12. C. Guo, Z. Du, C. Li, B. Zhang and M. Tao, "Thermodynamic Description of the Al-Fe-Zr System", Calphad, 32 (2008) 637-649 

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  13. M. H. G. Jacobs and R. S. Fetzer, "Phase Behavior and Thermodynamic Properties in the System Fe-Al", Calphad, 33 (2009) 170-178 

    상세보기 crossref

  14. A. G. C. Gwyer and H. W. L. Phillips, "The Ternary System Al-Si-Fe", J. Inst. Met., 38 (1927) 44-83 

  15. D. Munson, "A Clarification of the Phases Occurring in Al-Rich Al-Fe-Si Alloys with Particular Reference to the Ternary Phase $\alpha-AlFeSi$ ", J. Inst. Met., 95 (1967) 217-219 

  16. E. H. Dix Jr. and A. C. Heath Jr., "Equilibrium Relations in Al-Si and Al-Fe-Si Alloys of High Purity", Trans. AIME, Inst. Met. Div., (1928) 164-197 

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