ALUMİNYUM ALA IMLARI

Transkript

1 ALUMİNYUM ALA IMLARI

2 ALUMİNYUM VE ALA IMLARI Alüminyum ve alüminyum alaşımları en çok kullanılan demir dışı metaldir. Aluminyum alaşımları:alaşımlama (Cu, Mg, Si, Mn,Zn ve Li) ile dayanımları artırılır. Isıl işlem yapılmayan: tek fazlı, katı çözelti sertleşmesi ile dayanımı artırılan. Isıl işlem yapılan (yaşlandırılan): çökelme dayanımı ile dayanım artırılıyor (MgZn 2,Al 3 Li) Özellikler Düşük yoğunluk (2.7 g/cm 3 ), çelikle kıyaslandığında: 7.9 g/cm 3 Yüksek elektrik ve termal iletkenlik Yüksek korozyon dayanımı Kolay şekillendirilebilme (tabaka şeklinde vs. elde edilebilme) YMK yapıda:düşük sıcaklıklarda bile yüksek tokluğa sahiptir Kısıtlama: Düşük ergime sıcaklığı (660 C)

3 ALA IMLARIN İSİMLENDİRİLMESİ Malzeme Al içeriği >%99 İsim 1XXX Alaşım elementleri Bakır Mangan Silisyum Magnezyum Silisyum ve Magnezyum Çinko Diğer 2XXX 3XXX 4XXX 5XXX 6XXX 7XXX 8XXX

4 OTOMOTİV UYGULAMALARI Çelikle kıyaslandığında %65 daha hafif. Ford çeliğe kıyasla %46 daha hafif otomobil üzerine çalışmaktadır.

5 HAVACILIK 7075 isimli alaşım havacılıkta kullanılmaktadır has çinko ve bakır içermektedir. Alüminyumun kaynaklanmasının zor olması en büyük problemdir şekillendirilebilme işlenmesi oldukça kolaydır.

6 ELEKTRİK İLETİMİ-AL ARA TIR Elektrik iletimi uygulamaları aluminyumun en geniş uygulama alanı bulduğu sektördür.. Diğer metaller bu sektörde aluminyumun rakibi olamaz. Elektrik iletimi için en ekonomik yoldur.

7 AL-CU SİSTEMİ Al-Cu faz diyagramı ve Al-%4 Cu sisteminin mikroyapısı 2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning is a trademark used herein under license.

8 AL-CU SİSTEMİ Al-% Cu sisteminde sürekli (tane sınırlarında ) çökelen θ fazı.

9 AL-CU SİSTEMİ Al-Cu sisteminde çökelme dayanımı elde etmek için uygulanan basamaklar %Cu?

10 AL-CU SİSTEMİ Al-%4Cu sistemi için Cu 2 Al fazının TTT diyagramı Isıl işlem Doygun α Kararlı α Doygun α +CuAl 2 Hızlı soğutma Yaşlandırma Zaman (saat)

11 AL-CU SİSTEMİ Isıl işlem (yaşlandırma) sıcaklığı ve zamanının Al-%4Cu alaşımının akma dayanımına etkisi. Akma Dayanımı (MPa) Yaşlandırma zamanı (saat)

12 AL-MG SİSTEMİ o C arasında ısıl işlem yap (%100α) Oda sıcaklığına hızla soğut (%100α) 340 o C nin altında ısıl işlem yap (α-çok ince β çökelekleri)

13 AL-MG SİSTEMİ Al-%5.5Mg sistemi için Mg 5 Al 8 fazının TTT diyagramı Isıl işlem Düşük hızla soğutma Kararlı α Doygun α+mg 5 Al 8 Doygun α Zaman (saat)

14 AL-MG SİSTEMİ 5000 Serisi (Al-Mg) alaşımların mekanik özellikleri Alaşım %Mg Akma Dayanımı artışı (MPa)

15 AL ALA IMLARININ ÖZELLİKLERİ Alaşım Serisi Tipik Kompozisyon Al+%4Cu+Mg,Si,Mn Al+%0.5Mg+%0.5Si Al+%6Zn+Mg,Cu,Mn Akma Dayanımı (MPa) Yavaş soğutma Hızlı soğutma+ ısıl işlem

16 AL-Lİ SİSTEMİ Ağırlıkça %2.45 e kadar Lityum içerirler. Her %1 lik Lityum katkısı alaşımın yoğunluğunu %3 düşürmektedir. Al 3 Li fazının çökelmesiyle çökelme sertleşmesi (precipitation hardening) sağlanıyor. Uzay mekiğinin yakıt tankı Atlas V ve Delta IV roketlerinin dış muhafazası bu alaşımdan imal edilmektedir.

17 SPESİFİK DAYANIM İLE İLGİLİ ÖRNEK VER

18

19 MAGNEZYUM ALA IMLARI

20 Magnezyum ve Berilyum Alaşımları Magnezyum alaşımları havacılık ve uzay uygulamalarında, yüksek hızlı makinalarda kullanılır. En büyük avantajı oldukça düşük yoğunluğa sahip olmalarıdır.

21 Mg-Al Sistemi

22

23 ARA

24 BAKIR ALA IMLARI

25 BAKIR ALA IMLARI Blister Bakır: Bakırın saflaştırılması sırasında elde edilen saf olmayan bakır. Bakır bazlı alaşımların uygulama alanları: Elektriksel parçalar (elektrik iletimi kablosu) Pompalar Valfler Conta malzemesi olarak Bakır ayrıca berilyum veya kobalt ile alaşımlandırılmaktadır. Elde edilen alaşımın termal ve elektriksel iletkenliği düşmekte ancak dayanımı artmaktadır. Pirinç - Bakıra ek olarak ana alaşımlama elementi olarak çinko içeren alaşımlar. Bronz -Bakıra ek olarak ana alaşımlama elementi olarak kalay içeren alaşımlar.

26 BAKIR ALA IMLARININ ÖZELLİKLERİ Avantajları Oldukça yüksek termal ve elektriksel iletkenliğe sahiptir. Orta seviyede korozyonlu ortamlara karşı dayanıklıdır. Son derece iyi şekil verilebilirlik özelliği sayesinde, kompleks şekillere sahip parçaların üretilmesi kolaydır. Düşük sıcaklıklarda bile yüksek darbe tokluğuna ve dayanıma sahiptir. Dezavantajları Dayanımı (saf haldeyken) oldukça düşüktür. Yüzeyinde koruyucu oksit tabakası oluşturmadığı için; kuvvetli asitlere karşı korozyon dayanımı düşüktür.

27 BAKIR ALA IMLARININ ÖZELLİKLERİ Saf bakırın mekanik özelliklerinin sıcaklığa bağlı değişimi. Sıcaklık ( o C) Çekme Dayanımı (MPa) %Uzama Brinel sertliği Sıcaklık ( o C) Çekme Dayanımı (MPa) %Uzama

28 TİPİK BAKIR ALA IMLARININ ÖZELLİKLERİ Malzeme Çekme Dayanımı (MPa) Akma Dayanımı (MPa) % Uzama Dayanımı Artırma Mekanizması Saf bakır Ticari olarak saf bakır-(büyük taneli olacak şekilde ısıl işlemden geçmiş) Katı çözelti sertleşmesi Ticari olarak saf bakır-(küçük taneli olacak şekilde ısıl işlemden geçmiş) Tane boyutu Ticari olarak saf bakır-(cold worked) Pekleşme sertleşmesi Cu-%35Zn-Isıl İşlemden geçmiş Katı çözelti sertleşmesi Cu-%10Sn-Isıl İşlemden geçmiş Katı çözelti sertleşmesi Cu-%35Zn-(Cold worked) Katı çözelti sertleşmesi +pekleşme sertleşmesi Cu-%Be (Yaşlandırılmış) Çökelme sertleşmesi Cu-Al (Hızlı soğutulmuş ve temperlenmiş) Martenzitik reaksiyon

29 BAZI BAKIR ALA IMLARININ FAZ DİYAGRAMLARI Cu-Zn Cu-Sn Cu-Al Cu-Be

30 ÖRNEK %10 Al içeren yüksek dayanımlı bakır alaşımı dizayn etmek için gerekli olan ısıl işlem rotasını belirleyiniz.

31 ÇÖZÜM 1. %100 β elde etmek için alaşımı 950 o C ye ısıt ve tut. 2. Alaşımı oda sıcaklığına kadar hızlı bir şekilde soğut ve böylece β fazının martenzite(β ) dönüşmesini sağla o C nin altında (örneğin 400 o C de) yaşlandır. Yaşlandırma sırasında martenzit α ve γ 2 fazlarına dönüşür. 400 o C de oluşan γ 2 nin miktarı: % γ 2 = 100 = % Temperleme işleminden sonra hızlı bir şekilde oda sıcaklığına soğut. Böylece γ fazının oluşmasını engelle.