Microstructure and physical properties of short steel-fibre-reinforced Al-based composites

ABSTRACT

In this investigation, short steel-fibre-reinforced Al, Al-2Mg and Al-4Cu alloy-based composites were prepared by stir casting method. Steel fibres were coated with Cu and Ni by an electroless deposition process for a uniform distribution of fibres in casting. The distribution of steel fibres in an Al matrix was examined using an optical microscope, and elemental distribution across the fibre/metal interface was evaluated by EDX spectroscopy. Electrical resistivity of the as-cast composites was measured as a function of temperature to identify the phase change behaviour of the composites. It revealed a phase change in Al-2Mg-5Fe(Fib)Cu composites in the temperature range between 390 °C and 430 °C due to the dissolution of a copper-enriched phase in the matrix. Samples were solutionised at 450 °C, quenched in water, and aged at 170 °C at various times. Aging temperature was selected based on electrical resistivity data. It is observed that the time to peak hardening of the steel-fibre-reinforced composites is faster than those of base alloys.

Dans cette étude, on a préparé des composites à base d’alliages d’Al, Al-2Mg et Al-4Cu renforcés de fibres d’acier courtes en utilisant la méthode de coulée avec agitation. On a revêtu les fibres d’acier avec du Cu et du Ni par le procédé de déposition autocatalytique avant la coulée des composites pour distribuer uniformément les fibres dans la coulée. On a examiné la distribution de la fibre d’acier dans la matrice d’Al à l’aide d’un microscope optique et l’on a évalué la distribution élémentaire à travers l’interface fibre-métal par spectroscopie EDX. On a mesuré la résistivité électrique des composites bruts de coulée en fonction de la température pour identifier le comportement de changement de phase des composites. Elle a révélé un changement de phase dans les composites Al-2Mg-5Fe(Fib)Cu dans la plage de température entre 390 °C et 430 °C en raison de la dissolution de la phase enrichie en cuivre dans la matrice. On a mis en solution les échantillons à 450 °C, on les a trempés dans l’eau et on les a vieillis à 170 °C pour des durées variées. On a choisi la température de vieillissement sur la base des données de résistivité électrique. On observe que le temps de durcissement maximal des composites renforcés de fibre d’acier est plus rapide que celui des alliages de base.

KEYWORDS:

• Aluminum
• short steel fibre
• fibre-reinforced metal matrix composites
• resistivity
• aging behaviour

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the authors.