Influence of Mg Content on the Mechanical Properties of Cast Hypereutectic Al-Si Alloys

L'objectif de ce travail est d'étudier l'influence de la teneur en magnésium (Mg) sur la microstructure et les propriétés mécaniques d'un alliage d'aluminium (Al) – silicium (Si) hypereutectique. Un nouvel alliage hypereutectique à forte teneur en magnésium a été développé en ajoutant 6% et 10% massique de magnésium. Les résultats obtenus montrent qu'en augmentant la teneur en Mg, la phase intermétallique Mg2Si se substitue progressivement à la phase primaire Si. Des calculs thermodynamiques réalisés à l'aide du logiciel FactSageTM ont servi à prévoir la séquence de précipitation des phases au sein des alliages étudiés. Ces calculs ont été réalisés pour des systèmes binaires, ternaires et quaternaires. Pour les alliages auxquels ont été ajoutés de 6% de 10% de Mg, il y a corrélation entre les prédictions thermodynamiques et les séquences de solidification observées, particulièrement pour les deux régions de transition. Dans ces régions de transition, les deux phases primaires Si et Mg2Si précipitent dans un ordre précis, mais différent pour chaque alliage. Pour l'alliage à faible teneur en Mg (6%), le silicium précipite d'abord tandis que pour l'alliage à forte teneur en Mg (10%) l'ordre de précipitation est inversé. Pour les deux alliages, la fraction massique de Mg2Si dans la microstructure est significative.

Abstract

The current study focuses on the influence of the Mg content on the mechanical properties of cast hypereutectic Al-Si alloys. With increasing the Mg content, the formation of the primary Mg2Si tends to substitute for the primary Si progressively in the modified castings with the properties close to the Si crystals, both of which are believed to be important in Al alloys. Other than the Al-Si alloy system has been fully developed, the Al-Mg2Si composites however just start to be concerned recently. A new alloy system is thus established based on the conventional cast hypereutectic Al-Si A390 alloy with increasing Mg content. The formation of the primary Mg2Si is the main characteristic of adding Mg into the alloy A390, tending to substitute for the primary Si progressively. Equilibrium calculations and binary/ ternary/ quaternary phase diagram plots were carried out using the FactSageTM software, predicting the Al-Si alloy system alternatives with the Mg additions. The 6 and 10 wt% Mg alloys were found to be representative of the different decomposition behaviours in two transition regions where both primary phases can be precipitated in a particular order of Si to Mg2Si for the alloy with lower magnesium content and Mg2Si to Si for the second composition. For both alloys, the Mg2Si phase is significant in the aluminum matrix.