Cu ve Ti ile alaşımlandırılmış çinko levhalarda (titanzink) iç yapının şekillendirilebilirlik özelliklerine etkisi

Abstract

Çinko; demir, alüminyum ve bakırdan sonra dünyada en çok uygulama alanı bulan metaldir. Geçmişten günümüze çinko levhaların özellikle çatı ve duvar kaplama uygulamalarında önemli bir yeri olmuştur. Gerek atmosfer koşullarındaki üstün korozyon dayanımı, gerekse yaygın ve ekonomik oluşu nedeniyle çinko bu tip uygulamalarda sıkça kullanılan malzemelerden birisidir.Bütün bu özelliklerine rağmen çinkonun geliştirilmesi gereken bazı özellikleri de vardır. Özellikle ergime sıcaklığının nispeten düşük olması sebebiyle oda sıcaklığında rekristalize olabilmektedir. Bu durum soğuk şekil vermenin etkisini ortadan kaldırmakta ve pekleşerek dayanım artışını engellemektedir. Bunun yanında oda sıcaklığındaki sürünme dayanımı da diğer metallere kıyasla oldukça kötüdür.Çinkonun bu özelliklerinin iyileştirilmesi amacıyla bakır ve titanyum alaşımlı çinko alaşımlarının (sanayide bilinen adıyla Titanzink) geliştirilmesine çalışılmıştır. Son yıllarda yukarıda bahsedilen uygulamaların tamamında alaşımsız çinkolar yerini bu tür alaşımlara bırakmış durumdadır. Bu alaşımlarla çinkonun sürünme dayanımı artırılmış, tane irileşmesinin önüne geçilmiş ve buna bağlı olarak da belli miktarda dayanım artışı sağlanmıştır.Bu çalışmada ticari saflıkta çinko levhalarla bakır ve titanyum alaşımlı çinko levhaların iç yapısı ve mekanik özellikleri incelenmiştir. Daha sonra bakır ve titanyum alaşımlı çinko levhaların oda sıcaklığında tek yönde ve enine (cross rolling) haddeleme sonrası elde edilen iç yapısı incelenmiş ve bunun malzemenin şekillendirilebilirliğine olan etkisi araştırılmıştır.Şekillendirilebilirliğin belirlenmesi için çekme testleri ve Erichsen testleri uygulanmıştır. Yapılan testlerle malzemelerin kopma uzamalarının yanı sıra normal ve düzlemsel anizotropi değerleri de belirlenmiştir. Ayrıca deneysel olarak şekillendirilme sınır diyagramları da elde edilmiştir.

Zinc is one of the most common metals after iron, aluminum and copper relatively. For many years zinc sheets have an importance in especially roofing and siding applications. Zinc is being preferred for these applications because it is one of the common and economic metals which also has a great atmospheric corrosion resistance.Despite all these features zinc has some properties which need to be improved. Zinc has a relatively low melting temperature and because of this it may recrystallize at room temperature. This causes material to relieve after deformation at room temperature and it hinders strain hardening. Besides it has a very low creep resistance with respect to other metals.In order to develop these features of zinc, copper and titanium alloyed zinc sheets (as known as Titanzink in industry) have been developed. In recent years these kinds of sheets have being used for all kind of applications. In these alloys, the creep resistance has been improved, grain growth has been restricted and also the tensile strength has been increased.In this study commercially pure zinc and zinc sheets with copper and titanium addition are compared aspects of microstructures and mechanical properties. In addition to this zinc sheets with copper and titanium addition are unidirectional and cross rolled at room temperature. The microstructures are observed due to these rolling processes and effects of different rolling processes to formability are investigated.In order to determine formability properties tensile tests and Erichsen tests are conducted. Beside elongation at fracture values, normal and planar anisotropy values are also obtained. Finally forming limit curves are determined experimentally to compare formability properties.