Microstructures and mechanical properties in a turbine disc fabricated from astroloy powder

Abstract

Powder metallurgy processing of nickel-base superalloy turbine discs is described. The discs were prepared from hotisostatically pressed Astroloy powder preforms by a single-stage forging operation, followed by machining. The forgeability, machinability, tensile and stress rupture properties of the powder fabricated material were better than, or equivalent to, those of cast material. The fatigue lifetimes obtained in laboratory push-pull tests and the lifetime obtained in a disc exposed to engine testing and ambient temperature spin-rig testing were also good. However the lifetimes obtained from crack detection to final failure were short, indicating either poor resistance to fatigue crack propagation or poor fracture toughness. This problem is examined in terms of the microstructures and minor phase contents of the discs. The microstructures showed incomplete recrystallization in the bore, carbide laden powder particle boundaries both in the bore and the recrystallized rim, and platelets of a brittle M₂ (SC) phase. Modified processing of powder fabricated discs is suggested to circumvent these deficiencies.

Résumé

Dans cet article, les auteurs décrivent la production, par métallurgie des poudres, de disques de turbine en superalliage au nickel. Les disques sont obtenus en une seule operation par forgeage d'ébauches de poudres d'Astroloy prealablement comprimées à chaud et ils sont ensuite usinés.

La forgeabilité, l'usinabilite et les propriétés mécaniques en traction et en fluage de tels disques sont meilleures que celles des disques obtenus par fonderie. La limite de fatigue déterminée en laboratoire par traction-compression et celle obtenue sur un disq ue soumis aux conditions de service de la turbine et à l'essai «spin-rig» à température ambiante se révèlent etre bonnes. Par contre, les limites de fatigues mesurées a partir de la détection d'une fissure jusqu'à la rupture finale sont faibles, suggérant soit une faible résistance à la propagation des fissures soit une faible résilience.

Ce problème a été etudie par examen de la microstructure et des phases secondaires présentes. Ces études révèlent que la recristallisation est incomplète au centre du disque, que des carbures sont présents aux joints entre les particules de poudres autant au centre du disque que dans l'anneau extérieur recristallisé et que des plaquettes d'une phase fragile M₂ (SC) sont présentes. Des modifications au procédé de fabrication de ces disques sont suggérées afin d'éliminer ces déficiences.     

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.     

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).     

Role of Cr2O3 on formation of reaction sintered dense ZrO2–Al2O3–SiO2 based refractory materials

Abstract

Extremely dense zirconia–mullite composites were developed by reaction sintering of microcalcined fine alumina powder and zircon flour taken in different ratios with Cr₂O₃ as an additive. The powder mixes were isostatically pressed and sintered at 1550°C. The sintered compacts were characterised by different physicomechanical properties, microstructure developed and phase compositions. Cr₂O₃ exhibited positive influence up to certain level of addition on the thermomechanical properties of reaction sintered zirconia–mullite composites including corrosion resistance and microstructure.

On a développé des composites extrêmement denses de zircone et mullite par frittage réactif de poudre fine d’alumine micro calcinée et de farine de zircone en différentes proportions, avec du Cr₂O₃ comme adjuvant. On a pressé les mélanges de poudres au moyen d’une presse isostatique et on les a frittés à 1550°C. On a caractérisé les différentes propriétés physico mécaniques, la microstructure développée et la composition de phases des compacts frittés. Le Cr₂O₃ exhibait une influence positive jusqu’à un certain niveau d’addition sur les propriétés thermomécaniques des composites de zircone et mullite à frittage réactif, incluant la résistance à la corrosion et la microstructure.     

Mineral Wool Production from Copper Reverberatory Slag

Abstract

Rapidly increasing energy costs and the introduction of government assistance programmes have stimulated consumer demand for home insulation products in Canada; in recent years, Canadian mineral wool production has increased at an average annual rate of about 20 %. Based on a preliminary economic assessment, which indicated that the manufacture of mineral wool insulation from copper reverberatory furnace slag could be viable ifan acceptable product could be produced using a high percentage of the copper slag in the charge, full-scale tests were conducted at the plant of a major mineral wool producer. The tests were carried out on blowing wool lines equipped with cupola melting furnaces, using charges containing variable amounts of copper reverberatory furnace slag from the Noranda Smelter.

The technology of mineral wool production is reviewed, the plant tests are described, and the test results are presented. In all tests, a product fibre with satisfactory physical properties (fibre length, diameter and strength) was obtained. However, the insulating quality of the product, as measured by a standard blowing test with a commercial mineral wool applicator machine, was found to decrease with increasing FeO content in the wool. In practice, this would limit the percentage of copper slag in the charge to under 40%, under which condition the manufacture of mineral wool insulation from copper slag was found to be economically unattractive. The results underline the importance of evaluating mineral wool produced from alternative raw materials against industry quality control standards.

Résumé

L'accroissement rapide des coûts d'énergie, ainsi que la mise en route de divers programmes d'aide gouvernementale, ont stimulé les demandes du consommateur envers les produits d'isolation des maisons, au Canada. Ces derniéres années, la production canadienne de laine mineralé a augmenté son taux annuel d'environ 20%. Une évaluation économique préliminaire indiquait que la fabrication de laine minérale, à partir de scories de cuivre provenant d'un four à réverbère était concevable, à condition que nous puissions produire un matériau acceptable employant un pourcentage élevé de scorie de cuivre dans la charge. Des tests en usine ont été effectués chez un important manufacturier de laine minérale. Les tests de souffiage de fils de laine en utilisant des cubilots de fusion ont été effectués en utilisant différentes quantites de scories de cuivre provenant du four a reverbere de l'usine de smeltage de Noranda. Une revue de la technologie se rapportant à la production de la laine minérale est faite, les tests en usine sont décrits et les résultats des essais sont présentés. Pour chaque test, une fibre possédant des propriétés physiques satisfaisantes (longueur de la fibre, diamètre et résistance) a été obtenue. Toutefois, des tests standards ont indique que la qualité isolante du produit décroît avec l'augmentation de FeO dans la laine. En pratique, ceci limite l'emploi de scorie de cuivre dans la charge, à un pourcentage inférieur à 40%. Sous cette condition, la fabrication de laine minérale s'avère économiquement non attrayante. Les résultats soulignent l'importance d'évaluer les laines minérals produites à partir de differentes matières brutes, en fonction du contrôle de la qualité et des standards industriels.     

Preparation of anorthite ceramic using mining tailings and calcium fluoride sludge

Abstract

To solve the disposal problems of mining tailings and calcium fluoride sludge (CFS), waste serpentine tailings (WSTs), waste kaolin tailings (WKTs), and CFS were tested as components for a ceramic product to be used as a building material. The ceramic properties were analyzed by thermal analyses, X-ray diffraction (XRD), morphological structure analyses, Raman spectra, compressive strength measurement, and toxicity characteristic leaching procedure (TCLP). Thermal analyses showed that the significant weight loss of the sample at 1000°C was the release of H₂O and CO₂ rather than HF. X-ray diffraction verified that the main crystalline phase of the ceramic was anorthite. Raman spectra indicated that fluorine in CFS substituted for oxygen to form the structure of SiO_xF_4?x tetrahedra. Toxicity characteristic leaching procedure and corrosion resistance tests indicated that fluorine solidified into anorthite phase did not release into solution. Therefore, converting WST, WKT, and CFS into a ceramic product is in accordance with the concept of sustainable development.

Pour résoudre les problèmes d'élimination des résidus miniers et des boues de fluorure de calcium (CFS), les déchetsrésidus de serpentine (WSTs), les résidus de kaolin déchets (WKTs), et du CFS ont été testés en tant que composants pourun produit céramique pouvant être utilisé comme matériau de construction. Les propriétés céramiques ont été analysées paranalyses thermiques, diffraction des rayons X (XRD), analyses de la structure morphologique, les spectres Raman, mesure de la résistance à la compression, et par lessivage des caractéristiques toxiques (TCLP). Les analyses thermiques ont montré que la perte de poids significative de l'échantillon à 1000°C a été la libérationde H₂O et CO₂ plutôt que de HF. La diffraction des rayons X a vérifié que la phase cristalline principale de lacéramique était anorthite. Les spectres Raman ont indiqué que le fluor contenu dans le CFS a remplacé l'oxygène pourformer la structure de SiO_xF_4-x tétraèdres. Lessivage des caractéristiques toxiques et lestests de résistance à la corrosion ont indiqué que le fluor solidifié en phase anorthite ne s'est pas transformé dans lasolution. Par conséquent, la conversion de WST, WKT, et CSF en un produit céramique est en conformité avecle concept de développement durable.     

The kinetics of the reactions between silica and alumino-silicate refractories and carbon-saturated iron

Abstract

The rates of attack of silica and alumino-silicate refractories in iron-carbon melts were measured. An immersion technique with cylindrical specimens was used under both static and dynamic conditions. The rates of reaction were measured both by specimen weight-loss and by chemical analysis of the melt. Experiments were carried out at 1400, 1500 and 1600°C under an inert atmosphere. The rates were found to be independent of rotation speed up to 400 rpm and for concentrations of carbon (>2.3%) and silicon (<1.0%) in the melt. The results are interpreted in terms of chemical reaction control at the refractory/metal interface and the dissociation of silica is proposed as the controlling step.

Résumé

On a mesuré les vitesses d'attaque des réfractaires de silice et alumino-silicates dans des bains fer-carbone par une technique d'immersion, avec des échantillons cylindriques, dans des conditions statiques et dynamiques. Les vitesses de réaction ont été mesurées à partir de la perte de poids des échantillons et par analyse chimique du bain. Les expériences ont été faites à 1400, 1500 et 1600°C sous atmosphère inerte. Les vitesses se sont averées etre indépendantes de la vitesse de rotation jusqu'à 400 rpm pour des concentrations de carbone (72.3%) et silicium (< 1.0%) dans le bain. Les résultats ont été interprétes en termes de contrôle de la réaction chimique à l'interface réfractaire-métal et on propose que la dissociation de la silice est le facteur contrôlant.     

Effects of compaction technique on processing response of aluminium PM alloys

The objective of this research was to assess the effects of compaction method (uni-axial die compaction and cold isostatic pressing) on two aluminium powder metallurgy alloys. Both systems were mixtures of elemental and master alloy powders. Mechanical and physical properties from samples prepared using both methods were compared. Analyses included the measurement of green and sintered densities, tensile properties and microstructural analyses. Results indicated that sintered products of a largely comparable quality could be realised for both alloys regardless of the compaction approach employed. PM2324 displayed sensitivity to compaction pressure such that low values were preferred for cold isostatic pressing (CIP) whereas higher values yielded superior sintered products when die compaction was implemented. Conversely, compaction pressure had no meaningful impact on the sintering behaviour of PM7075 for CIP or die pressed samples.

Le but de cette recherche consistait à évaluer les effets de la méthode de compaction (compaction uniaxe en moule et compression isostatique à froid) sur deux alliages d’aluminium de la métallurgie des poudres. Les deux systèmes consistaient en mélanges de poudres élémentaires et de poudres d’alliage mère. On a comparé les propriétés mécaniques et physiques des échantillons préparés en utilisant les deux méthodes. Les analyses incluaient la mesure de la densité à cru et frittée, les propriétés de traction et les analyses de la microstructure. Les résultats indiquaient que l’on pouvait réaliser des produits frittés d’une qualité très comparable pour les deux alliages, peu importe l’approche de compaction utilisée. PM2324 démontrait une sensitivité à la pression de compaction de telle sorte que des valeurs faibles étaient préférées pour le CIP alors que des valeurs plus élevées produisaient des produits frittés supérieurs avec la compaction en moule. Inversement, la pression de compaction n’avait pas d’impact significatif sur le comportement de frittage de PM7075 pour les échantillons pressés par CIP ou en moule.     

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.     

Development of high strength zirconium alloys

Abstract

Assessment of the effects of various alloying elements and strengthening methods in zirconium alloys has indicated that alloys with adequate strengtl1 for use as pressure tube material at temperatures above 400°C can be developed. Ternary, quaternary and quinary alloys based on zirconium have been prepared and subjected to various thermal and deformation treatments. Their age-hardening behaviour and tensile properties are described and some information on their corrosion resistance and response to fast neutron irradiation at 300° and 450°C is presented. The target of UTS in the range 90–120 kpsi at 450°C can be achieved in alloys having an acceptable thermal neutron capture cross section. Adequate strength combined with the ductility necessary for pressure tube fabrication can be obtained by air cooling selected alloys from temperatures high in the (α + β) range.

Résumé

L'evaluation des effets de divers éléments d'alliage et des méthodes dc durcissement permet de croire que des alliagcs ayant une résistance adéquate peuvent être développés pour des tubes de force utilisés à des températures supérieures à 400°C. Des alliages ternaires, quaternaires et quénaires à base de zirconium ont été préparés et soumis à divers cycles thermiques et cycles de déformation. L'étude a porté sur leur vieillissement et leurs propriétés en traction; quelques observations sur leur tenue en corrosion et en irradiation par des neutrons rapides à 300° et 450°C sont présentées. Il est possible d'atteindre des résistances à la traction de 90 à 120 kpsi a 450°C pour des alliages ayant une faible section de capture des neutrons. Une résistance suffisante jointe à la ductilité nécessaire pour la fabrication des tubes peut être obtenue par refroidissement à l'air de certains alliages à partir d'une température élevée dans le domaine α + β.     

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.     

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.     

The effect of the mill speed on the comminution of zircon sand

Abstract

The effect of mill speeds on energy consumption and size reduction of zircon in a ball mill was investigated by comminution tests. Optimum grinding conditions, except mill speed, were determined prior to the investigation for the effect of mill speed.

The experimental results indicate that the most efficient grinding of hard minerals, such as zircon, occurs at around the critical speed of the mill when it is completely filled with zircon, balls and water in the proportion of 1:1:1 by apparent volume.

It is also found that the size-distribution parameter α and the energy-size parameter β of the product ground at around the critical speed of the mill are nearly equal, where abrasion and chipping rather than impact may be the predominant comminution mechanism.

Résumé

Par des essais de comminution, l'effet de la vitesse d'un broyeur à boulet, sur la consommation d'energie et la réduction de taille de la zircone ont été étudies. Avant ces essais les conditions optimales de broyage, sauf la vitesse, ont été determinées.

Les résultats expérimentaux indiquent que Ie broyage le plus efficace pour un minerai dur comme la zircone se produit pour une vitesse voisine de la vitesse critique du broyeur et quand it est complétement rempli de zircone, de boulets et d'eau dans une proportion volumétrique apparente de 1:1:1.

Il apparaît également que le parametré de granulométrie α et la paramétre déceivant l'énergie et la taille βdu produit broyé à une vitesse voisine de la vitesse critique sont sensiblement égaux; agrave; ce moment, les principaux mécanismes de comminution sont l'abrasion et l'écaillement plutôt que le choc.     

The hardness view of the tempering mechanism of an aluminum bronze martensite

Abstract

The monotonic tensile and fatigue properties of 7075-T6 aluminum alloy were investigated with respect to grain size. A range of grain sizes was obtained by subjecting the fully annealed material to varying degrees of cold deformation prior to recrystallization and subsequent heat treatment. Monotonic tensile properties of 7075-T6 aluminum alloy were not affected by grain size variation. The fatigue properties were also unaffected by grain size. Debonding of the large incoherent second-phase particles (1 μm to 20 μm max) and groups of these particles (～ 25 μm to ～ 60 μm) initiated fatigue cracks of the same size when sheet specimens were subjected to pulsating tensile loads of relatively low amplitude resulting in lives of 10⁴ to 10⁷ cycles. It is shown that within this life range, the cyclic properties are strongly influenced by debonding occurring within the largest groups of particles lying close to the surface of the specilnen. Such cracks grow faster than others which result from debonding and eventually cause failure.

Résumé

Les auteurs ont étudié les propriétés de l'alliag d'aluminium 7075-T6 en traction et en fatigue en fonction de la taille de grains. Les différentes tailles du grain ont été obtenues à partir de l'alliage complétement recuit par différents taux d' écrouissage suivis d'une recristallisation et de traitements thermiques. Ni les propriétés en traction, ni les propriétés en fatigue de l'alliage 7075-T6 ne varient avec la taille des grains. La décohésion à l'interface de la matrice d'une seconde phase incohérente (particules dont les dimensions varient de 1 à 20μ) et d'amas de ces particules (de 25 à 60μ environ) était à l'origine des fissures de fatigue d'une taille analogue; les échantillons plats étaient alors sujets à des tractions cycliques de faible amplitude, donnant une endurance de 10⁴ à 10⁷ cycles. Dans ce domaine d'endurance, les propriétés en fatigue sont fortement influencées par la décohésion des plus gros amas de particules prés de la surface. De telles fissures se propagent plus rapidement et produisent éventuellement la rupture finale.     

Recovery of indium powders from indium chloride solutions by cementationa

A three-step, batch type recovery method was developed to produce indium powders from dilute indium chloride solutions prepared by dissolving indium tin oxide (ITO) electrodes from waste liquid crystal display (LCD) panels in concentrated hydrochloric acid (HCl) solutions. A 5–L batch process was used with individual experimental parameters for cementation, such as temperature and time, which were varied to optimise their effects on the physicochemical properties and purity of the recovered indium powders and the recovery rate. A validation experiment was performed by preparing indium bearing solutions in a 5–180 min kinetic study of indium cementation with aluminium in aqueous HCl solutions at 65°C. The indium powders obtained from the cementation processes were further characterised using various analytical tools, such as ICP/AES, X-ray diffraction (XRD), and scanning electron microscope-energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDS). Cementation at 60°C for 10 min resulted in the optimal process efficiency, with a recovery rate and indium purity of 70 and 99·8% respectively. On a développé une méthode de récupération discontinue à trois étapes afin de produire des poudres d'indium à partir de solutions diluées de chlorure d'indium préparées en dissolvant des électrodes d'oxyde d'indium et d'étain (ITO), provenant de panneaux d'affichage à cristaux liquides (LCD) de rebut, dans des solutions concentrées d'acide chlorhydrique (HCl). On a utilisé un procédé discontinu de 5 L avec paramètres expérimentaux individuels de cémentation, comme la température et la durée, que l'on variait afin d'optimiser leurs effets sur les propriétés physicochimiques et la pureté des poudres d'indium récupérées et sur le taux de récupération. On a effectué une expérience de validation en préparant des solutions porteuses d'indium dans une étude cinétique de 5 à 180 min de cémentation de l'indium avec de l'aluminium, dans des solutions aqueuses d'HCl à 65°C. On a ensuite caractérisé les poudres d'indium obtenues à partir des procédés de cémentation en utilisant divers outils analytiques, comme l'ICP/AES, la diffraction des rayons X (XRD), et la microscope électronique à balayage—spectroscopie à dispersion d'énergie (SEM-EDS). On a obtenu le rendement optimal du procédé par cémentation à 60°C pendant 10 min, avec un taux de récupération et une pureté de l'indium de 70 et 99·8%, respectivement.     

Electrical Conductivities,Densities and Viscosities of Silver Refining Electrolytes

Abstract

Electrical conductivities, densities and viscosities of silver electrolytes in the composition and temperature ranges employed by industrial silver electrorefineries have been measured and equations describing these properties in terms of electrolyte composition and temperature have been developed. Using the experimental results, a comparison of the electrolyte properties in four major silver refineries has been made and criteria for choosing optimum electrolyte compositions have been developed.

Résumé

On a mesuré la conductivityé électrique, le poids spécifique et la viscosité des électrolytes d'argent utilisés dans les usines d'affinage d'argent électrolytique. Ces mesures ont été prises en fonction de la composition et de la gamme des températures que l'on retrouve dans l'industrie et l'on a ensuite mis au point des équations faisant état de ces propriétés en terme de composition et de température. À partir des résultants des expériences on a pu com parer les propriétés des électrolytes dans quatre importantes affineries d'argent et on a mis au point les critères permettant de trouver la composition électrolytique optimale.     

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.     

Ductile Iron: Fifty Years of Continuous Development

Abstract

The discovery of Ductile Iron in 1948 gave a new lease on life to the cast iron family. By combining the castability of gray iron and the toughness of steel, Ductile Iron compelled a wide recognition as an economical choice for high performance complex ferrous parts. Fifty years of research and development J.t have led to a material whose properties can be tailored for applications requiring high toughness, corrosion resistance or high tensile strength. In this paper, the state-of-the-art of Ductile Iron technology is reviewed. It is shown that, although considered as a mature technology, recent process and product developments open new avenues to this family of materials.

Résumé

La découverte de la fonte G.S. en 1948 a assuré un second souffle à la grande famille des fontes. Combinanté la coulabilite de la fonte grise et la résistance de l'acier, la fonte G.S. est rapidement devenue un choix incontournable pour la production de composantes de forme complexe exigeant des propriétés mécaniques élevées, et ce à un coût compétitif. Cinquante années de recherche et de développement technologique ont conduit à la creation d'une famille de materiaux pouvant satisfaire des besoins aussi diversifies que la resistance a l'impact, a la corrosion ou a l'usure. Dans cet article, la technologie de la fonte G.S. est revue et discutee. Il y est démontré qu'en dépit du fait que la fonte G.S. est souvent considérée comme un matériau mature, de récents développements ouvrent de nouveaux champs d'applications a la fonte G.S.     

The End-Quench as a Screening Tool for Controlled Cooling of Hot-Rolled Plates of Potential Premium Rail Compositions

Abstract

Current alloy premium rail chemistries have a relatively high hardenability which leads to welding problems. However, premium rails with a hardness of ～Rc 38 are necessary in Canada because the high wear rate of standard C- Mn rails is inadequate on curved track under heavy duty conditions. In the present work, potential premium rail steels combining a hardness of Rc 38, a pearlitic microstructure, and acceptable weldability, were screened by end-quench experiments. Thus, 51 eutectoid, mainly lean-alloy steel compositions were evaluated, the results from which enabled a few compositions to be selected that gave a desirable combination of properties, at cooling rates between ～105 and ～180°C min ^?1 at 705°C. One-inch (25.4-mm) thick, hot-rolled plates of these compositions were then cooled, after rolling, at similar rates and their microstructures and mechanical properties determined. The results showed that cooling rates necessary to produce Rc 38 pearlite in the plates were comparable with those indicated by end-quench experiments. The plates had good tensile properties and an impact toughness similar to or better than that of current alloy rails.

Résumé

Les rails, de qualité supérieure, en alliages couramment employés, ont des propriétés de trempe assez élevées. Cela cause des problèmes pour la soudure. Cependant, au Canada, il est nécessaire que les rails de qualité supérieure aient une dureté de ～ Rc38, car les rails communs C-Mn qui ont un taux d'usure élevé, sont inadéquats sur les voies courbées sous des conditions rigoureuses. Dans ce travail, des aciers pouvant produire des rails de qualité supérieure, et qui combinent une dureté de Rc38, une microstructure perlitique et une soudabilité acceptable, ont été evalués par des essais de trempe des extrémités. Cinquante et un eutectoïdes, surtout d'aciers d'alliages pauvres, ont été évalués. Les résultats ont permis de choisir quelques compositions qui donnaient des propriétés désirables, à des taux de refroidissement entre 105 et 180°C min^?1 à 705°C. Des plaques de ces compositions choisies, laminées à chaud à une épaisseur d'un pouce (25.4 mm) on été refroidies à des taux similaires, et leurs microstructures et propriétés mécaniques ont ete determinées. Les résultats ont démontré que des taux de refroidissement necessaires pour produire une microstructure perlitique avec une dureté de Rc38 étaient com parables à ceux indiqués par les essais de trempe des extrémités. Les plaques avaient de bonne résistance à la traction et une tenacité d'impact équivalente ou même supérieure à celle des rails en alliages couramment employés.     

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.