Investigation of the effect of addition of Ce (Cerium) to Mg-4Sb-2Al alloy produced by high pressure die casting method

Abstract

Purpose: In this study, it was produced with HPDC by adding Cerium rare element to Mg-4Sb-2Al alloy. The effect of Ce on mechanical properties was explained by the theories of microstructural transformation and new phase formation.

Theory and Methods: Mg-4Sb-2Al alloy, which is a new generation alloy in Mg alloys, was developed and the existing properties were further improved by adding the alloy RE (Rare Element). In the selection of additive elements of the basic alloying element, Mg-4Sb-2Al alloy, its suitability to pressure casting (HPDC) technique, which is one of the most important production techniques especially for light metal casting industry, has been taken into consideration. Sb and Al elements as the alloying element were added to the Mg alloy and the main alloying element was produced. In the selection of these elements, approaches such as basic material science criteria, favorable flow and porosity properties for casting, compliance with strength enhancement criteria were taken as basis. 0.5wt.% -2wt.% Ce was added to the alloy and metallurgical investigations were carried out.

Results: The addition of Ce was chosen between wt. 0.5% and wt. 2% and the optimum Ce ratio was determined. It was understood that the added Ce also acts as a grain refiner and a new intermetallic CeSb was formed at the grain boundaries. wt. 1% Ce added alloy had a tensile strength of 164-168 MPa and an elongation of 13%. In the amount of 2% Ce added, the tensile strength of the alloy produced was found to be 16%, measured at values between 163-167 MPa.

Conclusion: It has been concluded that if the elongation criteria of Mg-4Sb-2Al alloys produced with HPDC are 12%, the alloy with 1% Ce addition will be an ideal engineering alloy on the basis of tensile strength, hardness and economy.

Bu çalışmada Mg-4Sb-2Al alaşımına, ağırlıkça% 0,5, 1, 2 oranlarında Ce (seryum) elementi ilavesinin etkisi incelenmiştir. Döküm prosesi olarak yüksek basınçlı kokil kalıba döküm yöntemi kullanılmıştır. Üretilmesi planlanan ürünler direk olarak çekme ve darbe numunesi şeklinde üretilmiştir ve çekme numuneleri yarı endüstriyel pilot ölçekli numuneleri temsil etmektedir. Üretilen numunelerin mekanik özelliklerini tespit etmek için çekme deneyleri, sertlik deneyleri, metalurjik ilişkiyi tespit etmek için ise metalografik inceleme, SEM ve XRD incelemeleri yapılmıştır. İlave edilen Ce oranına bağlı olarak mekanik özellikler artmıştır. Bu sonuçlara göre Mg3Sb2, Mg12Ce, CeSb ve Mg fazlarının varlığı tespit edilmiştir. İlave edilen Ce oranının artmasına bağlı olarak yeni bir faz olan CeSb fazının şiddeti artmıştır. CeSb ve Mg3Sb3 intermetalik fazlarının tane sınırlarında biriktiği anlaşılmıştır. Tane sınırlarında çubuğumsu bir şekilde birikim gösteren bu yapılar, dislokasyon hareketini engellemek ve ince taneli bir yapı oluşturmak sureti ile çekme mukavemetini ve sertlik değerlerini artırmıştır. Çekme mukavemeti değerleri %0,5 Ce, %1 Ce, %2 Ce ilave edilen alaşımlar için sırası ile 145-148 MPa, 164-168 MPa, 163-167 MPa aralığında, uzama yüzdeleri ise sırası ile %12,%13 ve %16 olarak tespit edilmiştir. Ce ilavesi ile sertlik değeri 48 BHN’den 54 BHNe’ye artmıştır.