Geleneksel döküm ve hızlı katılaştırma yöntemleri ile üretilen Al-8Si-5.1Cu ve Al-20Si-5 Cu alaşımlarının mikroyapısal karakterizasyonu

Abstract

Otomotiv ve uçak endüstrisinde son yıllarda hafif, ekonomik ve mukavemetli malzemelere olan ihtiyacı artmıştır. Bu konuda ise potansyel aday olarak yeni nesil alüminyum alaşımları dikkati çekmektedir. Geleneksel ingot metalürjisi ile elde edilen alüminyum alaşımları; elastik modül, termal genleşme katsayısı, mukavemet, ısıl dayanım ve aşınma dayanımı özellikleri bu tür uygulamalar için yeterli olmamaktadır. Bu nedenle hızlı katılaşma teknikleri bir alternetif olarak denenmektedir. Bu nedenle Al-Si-Cu üçlü alaşım sisteminin hızlı katılaşma süreci ile üretilmesi araştırmalar için önemli bir adımı oluşturmaktadır. Yüksek miktardaki silisyum ve kaim silisyum partikül boyutu ekstrüze edilme, işlenebilme ve mekanik özellikler açısından zararlı olmaktadır. Al-Si-Cü alaşımlarının hızlı katılaştırılmasıyla, ince silisyum kristallerinin elde edilmesi ile bu problemler çözülebilir. Al-Si alaşımlarına bakırım ilavesi mukavemeti artırırken, termal genleşme ve diğer özellikleri geliştirir. Söz konusu çalışmada ötektik altı ve üstü olmak üzere iki Al-Si-Cu sistemi incelenmiştir. Ötektik üstü malzemede silsyum miktarı yüksek olduğundan, yüksek young modülü nedeniyle yüksek yorulma özellikler, iyi sıcaklık davranışı ve düşük termal genleşme, otomotiv endüstrisi uygulamalarında kullamma olanak sağlamıştır. Ayrıca metal matriks kompozit malzemelerin tersine, hızlı katılaşma ile üretilmiş malzemelerin geri kazanabilmesi ve kolay işlenebilme avantajına sahiptir. Otomotiv sektöründe büyük önem kazanan Al-Si-Cu alaşım sisteminin yapı özelliklerine hızlı katılaşma etkilerini araştırmak ve Türk otomotiv sanayine katkıda bulunmak amacı ile geleneksel kokil kalıba döküm ile elde edilen alaşım sistemini, bir seri hızlı katılaşma yöntemleri ile üretilerek, Optik, Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve Geçirimli Elektron Mikroskobu' nda (TEM) karakterizasyon çalışmaları yapılarak yapısal özellikleri ortaya çıkarılmış, sertlik özellikleri incelenmiştir.The necessity of light, economical and strength materials for automotive and aeroplane industry has grown up on recent years. For this subject as a potential candidate, new generation of aluminium alloys attracts attention. Aluminium alloys produced by conventional ingot metallurgy are insufficient for this application, because of low modulus of elasticity, thermal expansion coefficient, strength, thermal and wearing resistance. For this reason, rapid solidification techniques are testing as a new alternative. Therefore, producing Al-Si-Cu ternary alloy system by rapid solidification process is very important step for this researching field. A high amount of Si and large Si particle size are detrimental for extrudability, machinability and mechanical properties. Rapid solidification technologies overcome the defect in Al-Si-Cu alloys because finer Si particles are formed by the rapid solidification. By addition Cu to Al-Si alloys, improves strength, thermal expansion and other properties. Hypereutectoid Al-Si-Cu spray-cast alloys exhibit properties similar to those of metal-matrix composite: High young's modulus and low coefficient of thermal expansion. High fatigue properties coupled with high modulus, good high temperature behaviour and low thermal expansion, allow their use for applications in the automotive industry. In opposition to MMC's, these materials present the advantage of easy recycling and easy machinability as it is the use for the conventional Al-Si alloys. To contribute to the Turkish industry and research of the rapid solidification and spray deposition effects on the structure properties of Al-Si-Cu alloy system, which has great importance in automotive industry. These alloys were obtained in two processes, conventional casting and rapid solidification. To expose structural properties of the samples, were used Optical Microscope, Scanning Electron Microscope (SEM) and Transmission Electron Microscope (TEM). Also hardness was investigated.