FBE- Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans

Bu koleksiyon için kalıcı URI

http://hdl.handle.net/11527/9079

Gözat

Yazar "Ak, Meltem" ile FBE- Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans'a göz atma
  • Öge
    Aa206 Alüminyum Döküm Alaşımında Empürite Demirin Mekanik Özelliklere Etkilerinin İncelenmesi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012-12-25) Ak, Meltem ; Şeşen, M. Kelami ; 449891 ; Üretim Metalurjisi ; Manufacturing
    Bu çalışmada; AA206 döküm alaşımında demirin etkileri incelenmiştir. Bu amaçla, çalışmada alüminyum alaşımlarında yer alabilecek demir kaynaklarına ilişkin literatür bilgileri verilmiş, demirin katılaşma esnasında Al-Cu alaşımlarında oluşturduğu intermetalik fazlar ve bu fazların özellikle mikroyapıda oluşturduğu değişimler literatür ve deneysel sonuçlarla irdelenmiş ve içeriğinde belli oranlarda demir bulunan alüminyum alaşımlarının mikroyapısına, mukavemetine ve sertliğine etkileri araştırılmıştır. Demir, alüminyum ve alüminyum alaşımlarında özellikle Al-Si temelli döküm alaşımlarında süneklik ve dökülebilirlik üzerinde negatif etkiler yaratan yaygın bir empüritedir. Bu çalışma; Al-Cu döküm alaşımında demirin etkilerini incelemektedir. Demirin çeşitli kaynaklarını ve alüminyum alaşımlarına giriş yollarını, demirin katılaşma esnasında oluşturduğu intermetalik fazları ve bu fazlara bağlı olarak özellikle mukavemet, süneklik, sertlik gibi mekanik özelliklerin artan demir içeriğinden nasıl etkilendiğini inceler. Buna bağlı olarak tolere edilebilecek demir seviyeleri, bu seviyelerin nasıl sağlanacağı ve demirin negatif etkilerinin nasıl minimize edilebileceği konusunda öneriler içerir. Demir pek çok kaynağı olan, alüminyum alaşımlarında yaygın olarak rastlanan bir empüritedir ve özellikle alüminyum döküm alaşımlarında bir veya daha fazla negatif etkisi bulunmaktadır. Demirin etkisi her zaman negatif değildir, bazı dövme alüminyum alaşımlarında alaşımın işlenebilirliğini ve dövme ürününün mukavemetini arttırmak için demir bir alaşım elementi olarak kullanılır. Fakat bu durum dövme alaşımlar için geçerlidir ve dövme alaşımlar dökme alaşımlarla çalışan döküm endüstrisinde kullanılan alaşımlar değildir. Bu çalışmada, ilk olarak demirin etkilerinin incelenmesi için 5 farklı seviyede demir içeriğine sahip numuneler hazırlatılmıştır. Numuneler AA206 standart kokil döküm Al-Cu4 alaşımıdır. AA206 alaşımı havacılık ve askeri uygulamalarda kullanılan yüksek mukavemetli bir döküm alaşımıdır. Füze ve roket parçalarında ve daha nadir olarak bazı otomotiv parçalarında kullanılır. Al döküm alaşımları içinde en dayanıklı ve en tok döküm alaşımlarındandır. Belirlenen deney değişkenlerine göre yapılan deneyler sonucunda; yaygın olarak kullanılmakta olan AA206 alüminyum alaşımının döküm sonu hiç işlem görmemiş numunelerinde ve ısıl işlem uygulanmasıyla (çözeltiye alma, su verme ve yaşlandırma süreçleri sonucunda) demirin etkisinin nasıl gözlemlendiği ve değiştiği mikroyapı incelemesi ve SEM analiziyle belirlenmiştir. Ayrıca, farklı demir içeriğinin diğer mekanik özelliklere etkisinin belirlenmesi ve literatürle karşılaştırma yapılması amacıyla sertlik ölçümleri ve çekme testi yapılmıştır. Tüm yapılan deneylerin sonuçları karşılaştırılmıştır. Platelet şeklinde veya Çin el yazısı olarak adlandırılan formlarda β fazı oluşumlarına dökümlerin hiçbir bölgesinde rastlanmamıştır. Yalnızca en yüksek Fe içeriğine sahip (% 0,3 – 0,4) numunelerin bazı bölgelerinde iğnemsi kırılmış β plateletleri gözlemlenmiştir. Mikroyapı incelemelerinde artan Fe içeriğiyle birlikte taneler arasında boşlukların ve porozite seviyesinin de arttığı gözlenmiştir. En yüksek Fe içerikli (%0,4) yapay ve doğal yaşlandırılmış numunelere SEM analizi yapılmıştır. Görüntülerde 250X ve 800X büyütme gibi ölçeklerde el yazısı şeklinde adlandırılan script β parçacıkları görülmüştür. Bu fazların boyutları 10-50 µm aralığında değişmektedir. Fakat literatürdeki bilgilere göre, bu büyüklükteki yapılar tolere edilebilecek boyuttadır. El yazısı ve iğnemsi görünümdeki fazlara haritalama (MAP) ve EDS analizi yapıldığında; bu bölgelerde diğer elementlerden daha yüksek oranda Fe bulunduğu ispatlanmıştır. Demirin bu bölgelerde yoğunlaşması ve değişik görünümlerde yapılar oluşturması Al-Cu-Fe (Cu2FeAl7 ) arasında bir intermetalik faz oluştuğunu ispatlamaktadır. AA206 alaşımı için yapılan mekanik testler sonucunda kopma uzamalarında önemli değişiklik görülmemiştir. T4 ve T6 ısıl işlemli ve döküm halindeki (F) numunelerin çekme mukavemeti artan Fe içeriğiyle birlikte azalmıştır. Sertlik ölçüm sonuçlarına göre ise artan Fe içeriğiyle birlikte sertlikte artış olmuştur. Ayrıca mikroyapı içerisinde bazı bölgelerde matrise göre çok sert bölgeler görülmüştür. Nitekim β fazının katılaşma esnasında yarattığı blokaj sonucu oluşan yüksek poroziteli bölgelerde de düşük sertlik değerleri ölçülmüştür. Isıl işlem numunelerin mekanik özelliklerini iyileştirmiştir, fakat Fe etkisiyle oluşan fazlar üzerinde bir değişiklik oluşturmamıştır. Özellikle süneklik ve kırılma tokluğu gibi mekanik özellikler üzerindeki negatif etkisini engellemek için demir seviyesi mümkün olduğunca az tutulmalıdır. Döküm ürününde çekilme porozitesiyle ilişkili ciddi oranlarda süneklik kayıplarına ve dökümde verimsizliğe yol açacağından kritik seviyenin üzerindeki demir miktarlarından kaçınılmalıdır. Bu amaçla Fe içeriği yüksek hurda kullanımından kaçınmak, alaşım elementlerinin saflığına dikkat etmek, birincil ingot kullanarak döküm yapmak, döküm ortamında ergimiş alüminyumla temas eden döküm malzemelerini oluşabilecek Fe çözünmelerine karşı korumak gibi hususlara dikkat edilmesi gerekir.