Sinter-swage processing of an Al-Si-Mg-Cu powder metallurgy alloy

ABSTRACT

A powder metallurgy (PM) alloy similar to wrought aluminum alloy 6013 was researched. Alloy variants emphasised systems with/without prealloyed manganese and admixed elemental tin powder. Systems with prealloyed manganese demonstrated an inferior response to die compaction and only achieved a density of 91% of theoretical after sintering. Conversely, the mixture that contained a trace addition of tin and was devoid of manganese densified to >98%. In the T6 state, this particular PM variant exhibited stiffness and yield strength that were comparable to wrought 6013-T6 but maintained a limited tensile ductility. The latter trait, as well as UTS and fatigue performance, were all improved significantly with the inclusion of a hot swaging step after sintering. As hot swaging eliminated the bulk of residual porosity in the sintered preform, this was believed to have underpinned much of the gains realised.

On a effectué une recherche sur un alliage de métallurgie des poudres (PM) semblable à l’alliage d’aluminium corroyé 6013. Les variantes de l’alliage soulignaient les systèmes avec et sans manganèse de préallliage et de poudre d’étain élémentaire mélangée. Les systèmes avec du manganèse de préalliage ont démontré une réponse inférieure à la compression en moule et n’ont atteint qu’une densité de 91% de la valeur théorique après le frittage. Inversement, le mélange qui contenait une addition trace d’étain et dépourvu de manganèse s’est densifié à plus de 98%. À l’état T6, cette variante particulière de PM montrait une rigidité et une limite d’élasticité comparables à celles du 6013-T6 corroyé, mais maintenait une ductilité limitée à la traction. Cette dernière caractéristique ainsi que l’UTS et le rendement à la fatigue étaient tous améliorés de manière significative avec l’inclusion d’une étape de retreinte à chaud après le frittage. Puisque la retreinte à chaud éliminait la plus grande partie de la porosité résiduelle dans l’ébauche frittée, on croit que cela était à la base d’une grande partie des gains réalisés.

KEYWORDS:

• Aluminum
• powder metallurgy
• sintering
• hot swaging
• tensile
• fatigue

Acknowledgements

The authors would also like to acknowledge Dr. Bernhard Mais (Kymera International) for providing most of the powdered metals employed as well as laboratory assistance from colleagues at Dalhousie University (Randy Cooke, Mark MacDonald, Patricia Scallion).

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the author(s).

Additional information

Funding

This work was financially supported by Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC) through grant CRDPJ 486528–15.