A Simple Etching Technique That Reveals Dislocations and Copper Segregation in Aluminum

Abstract

The characteristic features of wrought-zinc alloys are briefly reviewed, with particular reference to their applications as architectural and structural materials. The progress made towards improving the creep resistance of previously used zinc alloys is emphasized, and also the problem of ductile-brittle transition behaviour. Some of the recent developments aimed at improving further the properties and commercial merit of wrought-zinc alloys through new alloy systems and fabrication processes are discussed briefly.

Résumé

L'auteur fait une rétrospective des caractéristiques des alliages ouvrés de zinc, en insistant sur les usages où on fait appel à leurs propriétés de matériaux d'architecture et de structure. L'amélioration de la résistance au fluage d'alliages de zinc déjà en usage et Ie problàme du comportement lors de la transition ductilité-fragilité sont soulignés. L'auteur commente brièvement quellques- uns des résultats des recherches ayant pour but une amélioration des propriétés et des avantages commerciaux des alliages ouvrés de zinc grâce à l'élaboration de nouveaux alliages et a de nouveaux procédés de fabrication.     

Creep and stress-rupture of high strength zirconium alloys

Abstract

Zirconium-based alloys with small additions of tin, molybdenum, niobium and aluminum are being developed as candidate materials for high-strength pressure tubes in advanced CANDU reactors. The out-reactor creep and stress-rupture properties of 12 alloys based on these elements have been determined and correlated with their metallographic structures and substructures and thermomechanical histories. An alloy of composition Zr-3 wt% Sn-1 wt% Mo-1 wt% Nb was the best for high creep strength, low neutron capture cross section and reasonable corrosion resistance.

Résumé

Des alliages à base de zirconium et con tenant de faibles additions d'étain, de molybdéne, de niobium et d'aluminium sont en voie de développement comme matériaux à haute résistance pour des tubes de force pour le réacteur CANDU. Les propriétés de 12 de ces alliages ont été évaluées hors réacteur quant au fluage et à la rupture; des corrélations ont été établies entre ces propriétés et la structure métallographique, et les traitements thermomécaniques subis. Le meilleur alliage pour sa résistance au fluage, sa faible section de caputre des neutrons et sa résistance à la corrosion, a une composition de: Zr-3% Sn-1% Nb (% pondéral).     

Mechanical properties and structure of as-received,heat-treated and hydrided Zr-1.5 wt% Cr-0.1 wt% Fe alloy tubing

Abstract

The mechanical properties or both unhydrided and hydrided Zr-Cr-Fe alloy tubing have been evaluated using ring tensile, tube burst and Charpy impact tests over a range of temperatures from room up to 400°C. Aspects of the recovery and recrystallization or two batches or tubing were studied. Stress relieving cold-worked tubing between 450° and 575°C gave stronger, less ductile material compared with recrystallized tubing but the actual tensile values depended critically on the stress-relieving temperature. Beta quenching and ageing thin-walled tubing resulted in poor ductility, variabk strength and structure with some massive grain coarsening. The tensile duct iii ty or Zr-Cr-Fe tubing was lowered by circumferentially aligned hydride although the drop was not serious at least up to 400 ppm hydrogen. Hydride had little effect on tensik stength up to 300 ppm hydrogen but there was an increase in strength at higher hydrogcn levels.

Résumé

Les propriétés mécaniques du Zr-Cr- Fe, hydruré ct non-hydruré, ont été évaluées en utilisant des essais de traction sur anneaux, d'eclatement de tubes et l'essai Charpy dans une gamme de température variant de l'ambiante a 400°C. Des aspects de la restauration ct la recristallisation de deux séries de tubes ont été étudiés. Un recuit entre 450° et 575°C pour éliminer les contraintes résiduelles a donné un matériau plus résistant et moins ductile en comparaison aux tubes recristallisés, mais les valeurs obtenues en traction dépendaient fortement de la température de ce recuit. Dans les tubes à paroi mince, une trempe de la phase β (suivie d'un vieillissement a diminué la ductilité et donné une résistance mécanique variable et une structure contenant des régions à trés gros grains. Des hydrures alignés circumférentiellement ont réduit la ductilité en traction des tubes de Zr-Cr-Fe, mais cette réduction était mineure, du moins jusqu'à 400 ppm d'hydrogène. Jusqu'è 300 ppm d'hydrogène, les hydrures ont peu intluencé la résistance en traction, mais ont causé une augmentation de la résistance mécanique à des teneurs plus élevées.     

Zirconium alloys dispersion strengthened with yttria

Abstract

A powder metallurgy process for the manufacture of zirconium alloys dispersion strengthened with yttria particles is described. The resulting alloys con tain a suitable dispersion of stable yttria particles in a fine-grained matrix. Tensile and stress rupture tests over a range of temperature on Zircaloy-2 containing 0, 5 and 10 vol % yttria show the strength of yttria-containing alloys to be significantly improved. The post-irradiation tensile properties of Zircaloy-2 - yttria alloys have been determined with alloys irradiated at 280°C to 9.2 × 10²⁰ n/cm² thermal and 2.3 × 10²⁰ n/cm² fast. The alloys have been subjected to accelerated corrosion tests in steam and exhibit a variable response. Some possible detrimental factors and means of improvemen t of properties are discussed.

The mechanical properties of Zircaloy-2 alloys containing yttria particles are compared to some other zirconium alloys, Zircaloy-2 and zirconium-2.5 wt % Nb and the comparisons show that the dispersion- strengthened alloys arc worthy of further development.

Résumé

La fabrication par frittage des alliages de zirconium renforcés par des particules d'yttria est décrite. Ce procédé donne une dispersion convenable des particules d'yttria dans une matrice à grains fins. Des essais de traction et d'impact, effectués à diverses températures sur du Zircaloy-2 contenant 0,5 et 10 % d'yttria, ont montré que la résistance mécanique des alliages est nettement augmentée. D.autres essais de traction ont été effectués sur des alliages Zircaloy-2-yttria aprés des irradiations de 9.2 × 10²⁰ n/cm² thermique et 2.3 × 10²⁰ n/cm² rapide à 280°C. Les alliages ont été soumis à des essais de corrosion accélérée (vapeur) avec des résultats variables. Dans la discussion on considère les facteurs qui peuvent être miscibles ainsi que déautres améliorations possibles.

La comparaison des propriétés mécaniques des alliages de Zircaloy-2 contenant de l'yttria à celles d'autres alliages de zirconium, Zircaloy-2 et zirconium-2.5,% Nb indique que les alliages à particules dispersées méritent d'être étudiés davantage.     

Hot Ductility of Tool Steels

Abstract

Four tool steels (A2, D2, M2 and W1) representing a wide variety of compositions (and carbide content) were hot deformed in torsion between 900 and 1200 °C at strain rates of 0.1, 1 and 4 s^?1. Carbides contribute to an increase in strength but to a lower ductility. The plain carbon tool steel (W1) with no carbides was very ductile at all test conditions, but the alloy steels displayed poor ductility due predominantly to void formation around the carbides at lower and medium temperatures and incipient melting at higher temperatures. The effects of carbides on ductility depend on their morphology and distribution. Alloy tool steels experience eutectic solidification of the networks of primary carbides that are broken up by hot working thereby improving ductility. Hot rolled stocks experience directional ductility; such anisotropy is reduced by further working. The alloy steels display parabolic ductility curves for each strain rate; the ductility increases with decreasing strain rate and a rise in temperature up to a maximum of about 1000 °C for A2 and D2 and about 1050 °C for M2. The M2 steel, despite having the highest volume fraction of carbides and strength, displays the greatest ductility followed relatively closely by A2. D2, though close to M2 in carbide volume and strength, has much lower ductility.

On a déformé par torsion à chaud, entre 900 °C et 1200 °C, à des taux de déformation de 0.1, 1 et 4 s-1, quatre aciers à outils (A2, D2, M2 et W1), couvrant une bonne variété de compositions (et de teneurs en carbure). Les carbures augmentent la résistance à la traction mais diminuent la ductilité. L'acier à outils au carbone (W1), sans carbures, était très ductile sous toutes les conditions d'essais. Les aciers alliés ont affiché une faible ductilité à cause, principalement, de la formation de lacune autour des carbures, aux températures basses et intermédiaires, et à cause de la fonte initiale, aux plus hautes températures. L'effet des carbures sur la ductilité dépend de leur morphologie et de leur distribution. Les aciers alliés à outils subissent une solidification eutectique des réseaux de carbures primaires qui sont brisés par le formage à chaud, ce qui améliore la ductilité. Les matériaux laminés à chaud montrent une ductilité directionnelle; une telle anisotropie est réduite par le formage additionnel. Les aciers alliés affichent des courbes de ductilité paraboliques pour chaque taux de déformation, la ductilité augmentant avec une diminution du taux de déformation et une augmentation de la température, jusqu'à un maximum d'environ 1000 °C pour le A2 et le D2 et d' environ 1050 °C pour le M2. L'acier M2, en dépit de sa plus grande fraction volumique de carbures et d'une plus grande résistance, affiche la plus grande ductilité, suivi de relativement près par le A2 puis par le D2 qui, bien que se rapprochant du M2 pour ce qui est du volume en carbure et de la résistance, a une ductilité beaucoup plus faible.     

Effects of Fe and Ni additions on emerging Al–4·5Cu–1·5Mg powder metallurgy alloy

Abstract

In recent laboratory studies, a method designed to modify an emerging Al–Cu–Mg powder metallurgy alloy with Fe and/or Ni additions was successfully developed. The objectives of this research were designed to expand upon this work with an emphasis on characterising the industrial processing behaviour and thermal stability of the alloy with and without additions of these transition metals. All powder compacts exhibited an industrial sintering response that mirrored prior laboratory findings thereby confirming commercial viability. Subsequently, tensile specimens were machined from industrially sintered bars, heat treated to the T6 temper and then subjected to various conditions of thermal exposure at temperatures up to 280°C. Differential scanning calorimetry (DSC) data confirmed that Fe/Ni additions reduced the precipitation kinetics of the S-type phases responsible for peak strengthening at temperatures <160°C and thereby enhanced the thermal stability of important tensile properties such as yield strength. At higher temperatures (>200°C), the Fe/Ni additions were less effective with both alloys exhibiting comparable levels of strength degradation.

Lors d’études récentes en laboratoire, on a développé avec succès une méthode conçue pour modifier un alliage émergeant de la métallurgie des poudres, Al–Cu–Mg, avec des additions de Fe et/ou de Ni. Cette recherche a pour but d’élargir ce travail avec une emphase sur la caractérisation du comportement du traitement industriel et de la stabilité thermique de l’alliage, avec ou sans additions de ces métaux de transition. Tous les compacts de poudre exhibaient une réponse industrielle de frittage qui reflétait les trouvailles antécédentes en laboratoire, confirmant ainsi la viabilité commerciale. Subséquemment, on a usiné des échantillons pour mesure de résistance à la traction à partir de barres frittées industriellement et on les a traités thermiquement à l’état T6. On a ensuite soumis les échantillons à des conditions variées d’exposition thermique à des températures allant jusqu’à 280°C. Les données de DSC ont confirmé que les additions de Fe/Ni réduisaient la cinétique de précipitation des phases de type S, responsables de l’endurcissement de pointe à des températures <160°C et augmentaient ainsi la stabilité thermique des propriétés importantes de résistance à la traction comme la limite d’élasticité. À des températures plus élevées (>200°C), les additions de Fe/Ni étaient moins efficaces, les deux alliages exhibant des niveaux comparables de dégradation de la résistance.     

Precipitation reactions in Zr-2 at. %Cr-0.16 at. %Fe

Abstract

The heat treatment which optimizes the corrosion resistance of Zr-2.0 at %Cr-0.16 at. %Fe is a β quench and age at 760°C. Rumball and Coleman have shown that if the quench rate is in the range 3500° to 7500°C/s, the subsequent ageing treatment leads to grain growth involving loss of strength and ductility. This work shows that ageing in the temperature range 270° to 400°C induces precipitation prior to recrystallization, which may restrict grain growth at higher temperatures. The low-temperature precipitation is associated with two peaks, in the resistivity isotherms, which become progressively less pronounced, and occur at progressively shorter ageing times as the ageing temperature is raised. The precipitation process, involving the rejection of Cr and Fe from supersaturated solid solution, did not follow a simple rate law, but could be characterized by an activation energy of 0.93 ± 0.03 eV once equilibrium had been attained. Supplementary evidence shows that the resistivity peaks are probably associated with two distinct preprecipitates which may be compared to the θ′ precipitate found in Al-Cu alloys.

Résumé

Le meilleur traitement thermique pour mInImiSer la corrosion du Zr-2 %Cr-0.16 % Fe est une trempe β suivie d'un vieillissement a 760°C. Rumball et Coleman ont montrβ que si le taux de refroidissement se situe entre 3500 et 7500°C/s, le vieillissement subséquent méme à une croissance des grains et à une diminution de la résistance et de la ductilité. Cette étude montre qu'un vieillissement entre 270 et 400°C conduit à une précipitation avant la recristallisation ce qui peut éviter la croissance des grains à plus haute température. A cette précipitation à basse température sont associés deux pies de résistivité (conditions isothermes) qui deviennent moins prononcés et apparaissent à des temps de vieillissement plus courts quand la température de vieillissement augmente. Le processus de précipitation (rejet de Cr et de Fe d'une solution solide sursaturée) ne suit pas une loi simple mais peut avoir une énergie d'activation de 0.93 ± 0.03 eV une fois l'équilibre atteint. Certains faits peuvent montrer que les pies de résistivité sont vraisemblablcment associés avec deux précipités distincts comparables à la phase θ′ des alliages Al-Cu.     

The effect of microstructure on pitting of stainless steel

Abstract

Using temperature as a pitting criterion, a critical pitting temperature has been defined for molybdenum-bearing austenitic stainless steels containing nominally 18% Cr which provides a quantitative measure of their pitting resistance. Single phase alloys had increasing resistance to pit initiation with increasing Mo content while the performance of duplex alloys was limited by the presence of Mo-rich second phase. The effects of heat-treatment and alloy additions on microstructure and pitting resistance are discussed

Résumé

Une température critique de piqûre a été définie pour des aciers austénitiques au molybdène contenant 18% de chrome. Ceci fournit une mesure quantitative de leur résistance à la piqûre.

La teneur en molybdène augmente la résistance au début de piqûre alors que la performance des alliages duplex est limitée par la présence d'une deuxième phase riche en molybdène.     

High impact strength steels for pipes used at low temperatures

Abstract

Silver-zinc alloys of several morphologies are found in silver crusts originating from industrial and laboratory lead-desilverizing processes. Electron microprobe analyses indicate specific compositional ranges for these morphologies. The silver content of the alloys varied from 11 to 36 wt.%; Ag/Zn ratios generally were in the range 0.15–0.55. Copper generally replaces silver in the recovery process, and its presence therefore reduces the yield of silver. Application of an inverted temperature gradient to a desilverizing kettle was found to be ineffectivefor batch processes. High-temperature centrifugation of highly oxidized crusts resulted in improved metal separation.

Résumé

Les alliages d'argent-zinc de plusieurs morphologies sont trouvés dans les croûtes d'argent provenant des procédés de désargentation du plomb, en industries et laboratoire. Des microanalyses a sonde électronique indiquent des zones constituantes spécifiques pour ces morphologies. Le contenu spécific des alliages varient de 11–36 %; lestaux Ag–Zn étaient généralement dans la zone de 0.15–0.55. Le cuivre remplace généralement l'argent lors du procédé de récupération, et sa présence réduit alors la tension de l'argent. L'application d'une température intervertie gradiente à une poche de désargentation s'est avérée vaine pour les procédés à charges. La centrifugation à haute température de croûtes très oxidées, a abouti à une séparathion améliorée du métal.     

The partial annealing of low-carbon steel strip

Abstract

Tinplate stock that had been cold reduced 82 % by rolling was partially annealed at temperatures between 460 and 6200 C to produce a variety of mechanical properties corresponding to those which might be obtainable from a continuous annealing line. The properties of this material were compared with those of material that had been cold rolled by various amounts to equivalent strengths.

The ductility of partially annealed material was greatly superior to that of cold-rolled material at virtually all strength levels. The differences in ductility between the two types of material at equal strengths are presented graphically and are related to differences in microstructure. Recovery and recrystallization are responsible for the greatly improved ductility of partially annealed material. The possibility of full-scale plant production of partially annealed steel strip is discussed.

Résumé

Des tôles fines, laminées à froid de 82 %, ant été partiellement recuites à des températures variant de 460°C et 620°C pour obtenir toute une gamme de propriétés mécaniques correspondant à celle produite par recuit en continu. Les propriétés de ce matériau ont été comparées à celles obtenues par différents taux de laminage à froid et ayant alors la même résistance mécanique La ductilité du métal partiellement recuit est largement supérieure à celle de celui n';ayant été que laminé à froid mais ayant à peu pres la même résistance à la traction. La différence de ductilité entre les deux types de traitement, à résistance égale, est portée en graphique et est reliée aux différences de microstructures. L'augmentation de ductilité du matériau partiellement recuit est attribuable à la restauration et à la recristallisation. La possibilité d'implantation d'usine pour des tôles d'acier partiellement recuit est discutée.     

The Development of Very Hard and Strong Premium Rails by Controlled Cooling Procedures

Abstract

Isothermal temperature transformation experiments on thin slices of a high hardenability Cr?Mo experimental rail steel show that a pearlitic hardness of Rc45 can be obtained by transforming at ～575°C. Transformation to pearlite of6?in. (l517mines;mm) long rail specimens was induced by inserting the cooling rail, at various temperatures, into different elevated temperature environments with the aim of achieving quasiisothermal transformation at ～575°C. Transformation temperature determines the hardness, strength and interlamellar spacing of the pearlite. The highest yield and ultimate tensile strengths of 1272 MPa and 1574 MPa respectively, with a corresponding hardness of Rc45 and an average pearlite interlamellar spacing of 695 A, are produced by recalescence between 556 and 574°C, i.e. over a transformation temperature range of 18°C. Preliminary experiments indicate that even narrower transformation temperature ranges may be achieved with a fluidized bath in place of a forced-air furnace. Relatively good fracture-toughness properties are exhibited at room temperature and ?50°C by the specimens. Anoteworthy feature is that toughness does not drastically decrease from room temperature to ?50°C.

Résumé

Des essais de transformation isotherme effectuées sur de minces plaques d'acier expérimental au Cr-Mo possedant une haute trempabilité et devant servir pour la fabrication de rails, ont montres qu'une microstructure perlitique d'une durete de 45 R_c peut être obtenue pour une transformation à 575°C. La transformation perlitique d'un echantillon de rail de 6 po. (151mm) de longueur a été realisee en introduisant une rail en cours de refroidissement á temperature variées, dans une enceinte chauffée à différentes températures dans le but d'obtenir une transformation quasiisotherme á 575°C. La température de transformation détermine la durete, la résistance et l'espacement interlamellaire de la perlite. La limite d'élasticité et la résistance à la rupture les plus élevées, respectivement 1272 MPa et 1574 MPa, avec une durete de 45 R _c et un espacement interlamellaire moyen de 695Å, sont atteints par recalescence entre 556 et 5747°C, i.e.pour un intervalle de temperature de transformation de 18°C. Des essais préIiminaires ont indique que des intervalles de temperature de transformation plus étroits peuvent etre obtenus par l'utilisation d'unbain fluidise au lieu d'un four à convection. Les échantillons ont démontre des proprietes de tenacite et de resistance à la rupture relativement bonnes à l'ambiante et à ?50°C. Un aspect important est que la ténacite ne doute pas drastiquement de l'ambiante à ?50°C.     

Effect of prior cold work on tensile properties of Al–6Mg alloy with minor scandium additions

Effect of aging on the mechanical properties of cold worked Al–6Mg alloy with minor additions of scandium is studied. Cast and mechanically worked samples are isochronally aged for 60 min at different temperatures up to 500°C. Evaluation of mechanical properties of the aged alloys is done at various strain rates of testing. The m-values (strain rate sensitivity) of the experimental alloys are desired from the tensile test results. The influence of scandium is much pronounced on yield strength than on the tensile strength. Alloys with higher scandium content have shown higher yield strength. The ‘m’ values are found to be comparatively high at peak aged condition of alloy with higher scandium content. The fracture of the experimental alloys occurs through microvoid coalescence.

On étudie l’effet du vieillissement sur les propriétés mécaniques de l’alliage écroui d’Al-6Mg avec additions mineures de scandium. On a vieilli à durée égale pendant 60 minutes à différentes températures, jusqu’à 500°C, des échantillons moulés et formés mécaniquement. On fait l’évaluation des propriétés mécaniques des alliages vieillis par essai à différentes vitesses de déformation. On désire les valeurs de m (sensibilité à la vitesse de déformation) des alliages expérimentaux à partir des résultats de l’essai de traction. L’influence du scandium est beaucoup plus prononcée sur la limite d’élasticité que sur la résistance à la traction. Les alliages ayant une teneur plus élevée en scandium ont montré une limite d’élasticité plus élevée. On a trouvé que les valeurs de ″m″ étaient comparativement élevées sous la condition maximale de vieillissement de l’alliage ayant la teneur la plus élevée en scandium. La rupture des alliages expérimentaux se produisait par cupulation.     

Furnace refractory practice at Manitoba Rolling Mills

Abstract

Iron is considered as an impurity in aluminium alloys due to its detrimental impact on strength and ductility. Much work has been carried out to reduce the iron levels in recycled aluminium alloys. In this investigation, the influence of Mn additions for reducing the Fe content in an Al–Si alloy has been studied. The experimental results and thermodynamic calculations revealed that a reduction of up to 62%Fe content can be achieved. The major mechanism of iron removal is the formation of the primary α-AlFeMnSi particles when held at lower temperatures. The characteristics and compositions of these particles, which settle on the bottom of the alloy melts, were confirmed using optical microscopy and X-ray diffraction techniques.

Dans les alliages d’aluminium, le fer est considéré comme une impureté en raison de son effet négatif sur la résistance et la ductilité. Des travaux ont été menés pour réduire la quantité de fer dans les alliages d’aluminium recyclé. L’étude menée porte sur l’influence des ajouts de manganèse visant à réduire la teneur en fer dans un alliage Al–Si. Les résultats expérimentaux et les calculs thermodynamiques ont révélé qu’il est possible d’atteindre une réduction de 62% de la teneur en Fe. Le principal mécanisme d’extraction du fer est la formation de particules d’alliage α-AlFeMnSi lorsque des températures plus basses sont maintenues. Les caractéristiques et la composition de ces particules, qui se déposent au bas des fontes d’alliage, ont été confirmées à l’aide de microscopie optique et de techniques de diffraction des rayons X.     

Microstructural examination of straininduced phase transformations in selected zirconium alloys

Abstract

This paper describes the investigation of the stability, with respect to deformation by rolling at ambient temperatures, of the metastable β phase of zirconium alloys containing molybdenum, vanadium, niobium, tin and aluminum. The stability of the alloys has been analyzed in terms of a stability diagram originally proposed for isomorphous titanium alloys. Molybdenum was found to be a very potent {3stabilizer as was vanadium. Niobium appears to be the least effective of the β stabilizers investigated. Aluminum and tin act as α stabilizers: aluminum has a far greater effect than tin. Of the alloys investigated only a limited number showed any evidence of a strain-induced transformation of the metastable β phase to a martensitic α _D ′ phase. An alloy containing Zr-0.8 wt% Mo-2 wt% V-2 wt% Nb 2 wt% Sn was the most promising of these alloys and an investigation of its mechanical properties is proposed.

Résumé

Nous avons étudié la stabilité, lors du laminage à la température ambiante, de la phase métastable β dans des alliages de zirconium contenant du molybdène, du vanadium, du niobium, de l'étain et de l'aluminium. La stabilitè des alliages a été determinée en termes d'un diagramme de stabilité proposé antérieurement pour des alliages isomorphes de titane. Le molybdène et la vanadium stabilisent fortement la phase β alors que le niobium n'avait qu'un effet peu marqué. L'aluminium et l'étain stabilisent plutôt la phase α l'aluminium ayant un effet nettement plus fort que l'étain. La transformation, induite par la déformation, de la phase métastable β en phase matensitique αD ne semblaient pas avoir lieu dans la plupart des alliages. L'alliage Zr-0.8 % Mo-2 % V-2% Nb- 2% Sn (poids) s'est avéré comme étant le plus prometteur et nous nous proposons d'étudier ses propriétés mécaniques.     

Densities of Liquid K–Pb Alloys by a Dilatometric Method

Abstract

The densities and molar volumes of the liquid K–Pb alloys are measured from pure lead to X _Pb = 0.3433 using a dilatometric technique. The temperature range for the liquid alloys is generally 200 K above the liquidus temperature. The results indicate that the volume contraction reaches a maximum of 25% with respect to the ideal molar volume.

Résumé

Les densités et les volumes molaires d'alliages liquides K–Pb ont été mesurés pour des concentrations en plomb allant de 100% à X _Pb = 0.3433, au moyen d'une technique dilatométrique. L'intervalle de température des alliages liquides était généralement 200 K au dessus de la température du liquidus. Les résultats montrent que la contraction volumique atteint un maximum de 25% comparativement au volume molaire idéal.     

Microstructure–strength models for heat treatment of Al–Si–Mg casting alloys I: microstructure evolution and precipitation kinetics

A comprehensive microstructure–strength mathematical model for the heat treatment of Al–Si–Mg casting alloys is presented. As part of the model development, the evolution of microstructure and mechanical properties during heat treatment of an industrially cast A356 aluminium alloy was studied in an extensive experimental investigation. For the solution treatment process, the changes in dendritic composition and eutectic morphology in the temperature range 773–833 K (500–560°C) were quantified using microprobe and image analysis techniques. For natural and artificial ageing, the kinetics of precipitation/clustering was determined using an isothermal calorimetry technique in conjunction with hardness and mechanical property measurements. Two other Al–Si–Mg model alloy compositions were used to study the effects of alloy chemistry on microstructure response during heat treatment. The overall aim of the experimental work presented here is to facilitate the development of a comprehensive microstructure–strength model for the heat treatment of Al–Si–Mg casting alloys that will be presented in part II of this paper.

On présente un modèle mathématique détaillé de la microstructure-résistance du traitement thermique des alliages de moulage d'Al–Si–Mg. Faisant partie du développement du modèle, on a étudié l'évolution de la microstructure et des propriétés mécaniques lors du traitement thermique d'un alliage d'aluminium A356 moulé industriellement lors d'un examen expérimental de grande envergure. Pour le traitement de mise en solution, on a quantifié les changements de la composition dendritique et la morphologie de l'eutectique dans la gamme de température de 773 à 833 K (500 à 560 °C) en utilisant les techniques de la microsonde et de l'analyse d'image. Pour le vieillissement naturel et artificiel, on a déterminé la cinétique de précipitation/agrégation en utilisant une technique de calorimétrie isotherme en conjonction avec les mesures de dureté et de propriétés mécaniques. On a utilisé deux autres compositions de l'alliage modèle d'Al–Si–Mg pour étudier les effets de la chimie de l'alliage sur la réponse de la microstructure lors du traitement thermique. Le but global du travail expérimental présenté ici est de faciliter le développement d'un modèle détaillé de microstructure-résistance du traitement thermique des alliages de moulage d'Al–Si–Mg qui sera présenté dans la seconde partie de cet article.     

The relationship between cooling rate and age-hardening characteristics of a number of aluminum-magnesium-silicide alloys

Abstract

The effect of cooling rate from solution heat treatment on the response to elevated temperature age-hardening of many technical and commercial magnesium-silicide alloys was determined in terms of a full range of cooling rates and tensile properties. The effect of individual minor element additions on the relationship was determined and an interpretation made in terms of the microstructure. From the data obtained it is possible to specify the precise cooling rate or combination of cooling rate and ageing procedure necessary to achieve a desired level of tensile properties. Where the mass of the metal places a limitation on the cooling rate the data make it possible to consider alternative alloys or additions to meet the tensile requirements.

Résumé

Les effets de la vitesse de trempe à partir du traitement de mise en solution sur le vieillissement à haute température d'un certain nombre d'alliages commerciaux ou synthétiques Aluminium — Magnésium — Silicium ont été étudiés par mesure des propriétés mécaniques en traction. L'auteur a étudié l'effet d' éléments d'addition mineurs sur la relation vitesse de trempe-propriétés mécaniques et présente une interprétation basée sur la microstructure.

A partir des résultats obtenus, il est possible de déterminer avec précision la vitesse de trempe ou la combinaison vitesse de trempe-conditions de vieillissement, nécessaires pour obtenir des propriétés mécaniques données. Lorsque la masse de métal impose une limitation à la vitesse de trempe, les résultats expérimentaux permettent de sélectionner d'autres alliages ou les additions nécessaires pour obtenir les propriétés mécaniques requises.     

Transformations in zirconlum-niobium alloys

Abstract

The transformations that occur in Zr alloys containing 10 to 50 % niobium are discussed. The principal reactions observed are: (a) The formation of a by a classical martensitic reaction and as a diffusion-controlled promonotectoid constituent. (b) The formation of ω in a diffusionless, but non-martensitic manner during quenching and in a diffusion-controlled manner during ageing. (c) Segregation required by the solubility gap which can occur as a cellular reaction at high temperatures or by the formation of zirconium-rich Guinier-Preston zones at large supercooling.

Résumé

Les auteurs discutent des transformations qui se produisent dans des alliages de zirconium contenant de 10 à 50 % de niobium. Les principales conclusions sont: (a) Formation de α par une réaction martensitique classique et constituant promonotectoîde contrôlé par la diffusion. (b) Formation de ω par un processus sans diffusion mais non martenstitique pendant la trempe et par un processus contrôlé par la diffusion durant le vieillissement. (c) Nécessité d'une ségrégation à cause de l'intervalle de solubilité qui peut se traduire par une réaction cellulaire à haute température ou par formation de zones de Guinier-Preston riches en zirconium pour des vitesses de refroidissement très rapide.     

Activity-composition relationships of cobalt in 80% platinum – 20% rhodium alloy

Abstract

Activities of cobalt in solid alloys of cobalt-platinum-rhodium were determined as a function of composition at 1450, 1500 and 1600° C by equilibrating the alloys with cobalt oxide and a gas of known partial pressure of oxygen. The data were used to calculate excess free energies of mixing in the pseudo binary Co–‘80%Pt-20%Rh’ at 1450 and 1500° C. The activities display negative deviations from ideality. Comparison with data for the system Co-Pt shows that rhodium increases the activity of cobalt in these alloys.

Résumé

Les auteurs ont déterminé l'activité du cobalt dans des solutions solides de cobaltflatine-rhodium; les mesures ont été faites à 1450, 1500 et 1600°C en réalisant l' équilibre des alliages et de l'oxyde de cobalt et d'un gaz dont la pression partielle d'oxygène était connue. Les résultats ont été utilisés pour calculer l' énergie libre de mélange en excès dans l'alliage pseudo-binaire Co– ‘80% Pt-20% Rh’ à 1450 et 1500°c. Les activités ont une déviation néative par rapport au cas idéal. Dne comparaison avec les résultats du système Co-Pt montre que le rhodium augmente l'activité du cobalt dans ces alliages.     

Some tensile and fatigue properties of Zn-ZnO powder composites at various temperatures

Abstract

The tensile and fatigue properties of rods which were extruded from Zn-ZnO powder composites were determined at temperatures between 150°C and ?196°C. Different particle sizes were used in the powders and the amount of 0₂ was varied from 0.12 to 1.71 weight per cent (w/o): The effect of ball-milling the powder prior to compaction was also studied.

In general, the specimens of powder origin were stronger than fine-grained pure zinc and those made from powder containing very small particles (～3 μm) displayed good ductility, particularly at room temperature. However, they possessed poor work-hardening properties so that the UTS was never more than 4000 psi above the 0.2% proof stress. Specimens of ball-milled powder origin were stronger and more brittle than other specimens. The superior tensile strengths of the powder composites over pure zinc were reflected by superior fatigue (push-pull) properties. The improvement at higher temperatures is surprising, in view of the very fine grain size of the composite specimens, so the results are rationalized in terms of oxide pinning of the grain boundaries.

Résumé

Des propriétés mécaniques en traction et en fatigue dans la gamme de temperature de 150°C à ?196°C ont été déterminées pour des tiges du matériau composite Zn-ZnO, extrudées à partir de poudres. Des particules de différents diaméters ont été employees lors de la préparation des poudres, ainsi que diverses proportions d'O₂ variant de 0.12 à 1.71% en poids. L'effet d'un broyage à boulets de la poudre avant compactage a également été étudié.

D'une façon générale, les échantillons préparés à partir de poudres ont montré une plus grande résistance que ceux préparés à partir de zinc pur à grain fin; ceux contenant des particules trés fines ont montré une bonne ductilité, surtout à la température ambiante. Cependant, Ie taux de consolidation des composites demeure faible, ce qui explique que l' écart entre la résistance à la traction et la limite élastique à 0.2% d'allongement ne dépasse pas 4,000 psi Les échantillons dont la poudre a subi un broyage à boulets étaient plus résistants et plus fragiles que les autres échantil1ons. Le fait que la résistance à la traction des composites soit supérieure à celle du zinc pur s'est manifesté par de meilleures propriétés en fatigue (tension-compression). L'amélioration des propriétés mécaniques aux températures plus élevées est étonnante, compte tenu de la grosseur du grain tres faible des échantillons composites. Cette amélioration est expliquee en termes d'un piégeage des joints de grains par des oxydes.