Niyobyum elementi ilavesinin A206 alaşımına etkilerinin incelenmesi

Abstract

Alüminyum, düşük yoğunluk, işlenebilirlik, korozyon direnci, süneklik, geliştirilebilir mekanik özellikler ve özgül mukavemet gibi harika özelliklere sahiptir. Bu özellikler, alüminyumu dünyada en çok üretilen ikinci metal haline getirmektedir. Alüminyum mükemmel bir geri dönüşüm oranına sahiptir ve bu onu çevre dostu yapar. Ayrıca alüminyum yüzde sekiz ile dünyada en çok bulunan üçüncü elementtir. Alüminyum üretiminin birincil ve ikincil olmak üzere iki farklı yolu vardır. Birincil üretim, ikincil üretime göre çok daha pahalı ve zordur. Boksit cevherinden alüminyum oksitin Bayer prosesi adı verilen prosesle elde edilmesinden oluşan bu üretim şekli. Bu işlemden sonra Hall-Heroult işlemi adı verilen bir yöntemle alüminyum oksitten arta kalan alüminyum elementi elde edilir. İkincil üretim, birincil üretimin aksine her geçen gün artmaktadır. İkincil üretim, birincil üretim için gereken enerjinin yalnızca %5'ini tüketir. Alüminyum alaşımları dövme ve döküm alaşımları olarak başlıca iki gruba ayrılır. Alüminyum döküm alaşımları otomotiv, savunma ve havacılık endüstrilerinde en yaygın kullanılan demir dışı metallerdir. Alüminyum-bakır alaşımları yüksek mukavemet, yüksek sıcaklık dayanımı, korozyon direnci ve yorulma dayanımı özellikleri ile bu endüstrilerin ihtiyacını karşılamaktadır. Ana alaşım elementi ağırlıkça %4-5 Cu olan A206 alaşımları etkilerini fazla göstermeyen Mg, Mn, Si elementlerini de içermektedir. Üstün akma ve çekme dayanımına sahip olan A206 alaşımları ise döküm hatası olarak karşımıza çıkan sıcak yırtılma, çekme ve oksit kalıntısı gibi dezavantajlara sahiptir. Kum dökümü ve gaz giderme sonrasında azalması beklenen bu dezavantajların üstesinden gelmek için tane inceltme işleminin etkisi araştırılmıştır. Çoğunlukla Ti ve B elementlerinin etkileri incelense de yeni çalışmalar nadir toprak ve farklı elementleri de içeriyor. Nb'nin tane inceltme üzerindeki etkisi bilinmesine rağmen, A206 alaşımı üzerindeki etkileri henüz çalışılmamıştır. Bu çalışmada A206 alaşımına Nb ilavesinin tane inceltme etkisi incelenmiştir. Niyobyumun tane inceltme, mikro yapı, beslenebilirlik, akışkanlık ve mekanik özellikler üzerindeki etkileri ısıl işlem uygulaması ile belirginleşir. Toplama varyansının etkisini görmek için üç farklı yüzde (ağırlıkça %0,025, ağırlıkça %0,05, ağırlıkça %0,1) ayrı ayrı kullanılmıştır. Niyobyum yüzdesinin yanı sıra, ısıl işlemin etkisini gözlemlemek için ısıl işlem uygulaması da T6 ve T7 olmak üzere değişkenlik göstermektedir. Isıl işlemin uygulanmasının ana nedeni, Al2Cu çökeltilerinin taneler boyunca homojen dağılımını sağlamak, bu da gerilme kalıntı gerilme giderme ve mekanik özelliklerin iyileştirilmesini sağlamaktır. Bu deneyde gravite ve tilt olmak üzere iki tip döküm ile dört farklı kalıp tipine uygulama yapılmıştır. Mikroyapı analizi DAS ve SDAS ölçümleri ile yapılmaktadır. Basamak kalıbı dört basamaklıdır. Bu kalıptaki temel amaç, tane inceltme etkisi olarak DAS ve SDAS değerlerinin azalmasını gözlemlemektir. Beslenebilirlik için ördek ayağı kalıbı dökülür. Bu kalıbın amacı, çekinti boşluğu ve beslenebilirlik arasındaki korelasyon ile alüminyumun kendi başına beslenebilirliğini gözlemlemektir. Boşluk genişledikçe, beslenebilirlik daha yüksek demektir. Akışkanlık testinde ise alaşım elementi etkisini görmek adına akışkanlık kalıbı A206 alaşımından ve niyobyum takviyeli olarak dökülmüştür. Çökeltilerin daha iyi homojen hale gelmesi ve dökümden kalan gerilmelerin giderilmesi için ısıl işlemler uygulanmaktadır. Bu nedenle ısıl işlem işlemlerinden sonra mekanik özellikler çok daha iyileşir. Çekme testi kalıbından alınan numunelere çekme testi, kalıbın yolluklarından alınan numunelere ise sertlik testi uygulanır. Çekme testi ile akma dayanımı, çekme dayanımı ve uzama değerleri bulunmuştur. Bu değerler ile ısıl işlem ve alaşım elementi etkisi ilişkilendirilmiştir.