DEMİR DIŞI DÜŞÜK SICAKLIK METAL ve ALAŞIMLARI PROF. DR. MUZAFFER ZEREN 09.11.2012 09:31 1
Demir-dışı metal ve alaşımları ile ilgili Yurtiçi/yurtdışı yayınlar ve projeler ZEREN M., YAMANOĞLU R., GERMAN R.M.,, Solidification Characteristics of Atomised AlCu4Mg1-SiC Composite Powders", J.Min.Metall. Sect. B-Metall, 48(1), 73-79, 2012 ZEREN M, KARAKULAK E., GÜMÜġ S "Influence of Cu addition on microstructure and hardness of near-eutectic Al-Si-xCu-alloys",., Transactions of Nonferrous Metals Socity of Chine, 21, 1698-1702, 2011 ZEREN M.,BORA M, ÇOBAN O., SINMAZCELĠK T., GÜNAY V., "Instrumented indentation and scratch testing evaluation of tribological properties of tin-based bearing materials", Materials & Design, 31, Issue 6, 2707-2715, (2010) ZOR.S., ZEREN M., KARAKULAK E., H.ÖZKAZANÇ "Effect Of Cu Content on Corrosion of Al-Si Eutectic Alloys In Acidic Solutions ",, Anti- Corrosion Methods and Materials, 57/4, 185-191, (2010) ZEREN M., KARAKULAK E.,, "Microstructural chracterization of Al-Si-xTi cast alloys ", Materials Science and Technology, 25, 1211-1214, (2009) ZEREN M., KARAKULAK E, "A study on hardness and microsutrctural characteristics of sand cast Al-Si-Cu alloys", Bull. Mater. Sci., 32/6, 617-620, (2009) ZEREN M., KARAKULAK E Influence of Ti addition on microstructure and hardness properties of near-eutectic Al-Si alloys. ", Journal Alloys & Compounds, 450/1-2, 255-259, (2008) ZEREN M., FEYZULLAHOGLU E, ZEREN A, "Tribological behaviour of tin-based materials and brass in oil Lubricated conditions, ", Materials & Design, 29, 714-720, (2008) ZEREN M., KARAKULAK E., Microstructural Chracterization of Al-Si-xTi cast alloys (Article in press)", Materials Science and Technology,, (2008) ZEREN M., The effect of heat-treatment on aluminum-based piston alloys, Materials and Design,28/9, (2007) 2511-2517 ZEREN M, FEYZULLAHOĞLU E, ZEREN A., A study of tribological behaviour of tin-based bearing material in dry sliding, Materials & Design, 28/1(2007) 318-323. ZEREN M., KARAKULAK E., Influence of Ti additional on microstructure and hardness properties of near-eutectic Al-Si alloys, Journal of Alloys and Compounds (2007) ZEREN M, FEYZULLAHOĞLU E, ZEREN A., Tribological behaviour of tin-based bearing material and brass in oil lubricated conditions, Materials & Design, (2007) ZEREN M., Effect of copper and silicon content on mechanical properties in AL-Cu-Si-Mg alloys, Mater. Process Tech, 169 (2005) 292-298 ZEREN, M., KARABAY S. YILMAZ M, Investigation Extrusion Ratio Effect on Mechanical Behaviour of Extruded Alloy AA-6063, J. Mater. Process Tech.,135/1, 101-108 (2003). ZEREN, M. KARABAY S. YILMAZ M, Investigation of Extrusion Ratio Effect on Mechanical Behaviour of Extruded Alloy AA-6101 From the Billets Homogenized-Rapid Quenched and As-Casted Conditions, Mater. Process Tech., 160/2, (2005)138-147. ZEREN M., KARABAY S, YILMAZ M, AA-6101 AlaĢımının Yüksek Gerilim Çıplak Havai Hatlarında AAAC iletkeni olarak kullanımı, Metalurji Dergisi, 132, (2003), 56-62 ZEREN M., Alüminyum ve Bakır Tellerin Soğuk Basınç Kaynağı ile BirleĢtirilmesi, Metalurji Dergisi, 94, 65-69 (1995). ZEREN, M. E. ATEġ, Otomotiv Sanayinde Kullanılan Al-Si AlaĢımları Metal Dünyası, 96, 16-20 (2001) ZEREN M., FEYZULLAHOĞLU E., ZEREN A., Kalay esaslı yatak malzemelerinin kuru sürtünme davranıģı 7. Uluslararası Kırılma Konferansı Bildiriler Kitabı, 2005, 421-434 ZEREN M., KARAKULAK E., Al-Si döküm alaģımlarında Ti-intermetaliklerinin oluģumu, Metal Makina,2006, 416-417. ZEREN M., KARAKULAK E., "Titanyumun Al-Si Ötektik AlaĢımlarının AĢınma ve Sertlik Özelliklerine Etkisi", Metal Dünyası,, 118-119, (2008) ZEREN M. KARAKULAK E., BĠRBAġAR O., "Ġki adımlı YaĢlandırma ĠĢlem Parametrelerinin 7033 Alüminyum AlaĢımının Mikroyapı ve Sertliğine Etkisi", Metal Dünyası, 199, 87-90, (2010) ZEREN M, ZOR S.,KARAKULAK E., ÖZKAZANÇ H., "Al-Si ötektik alaģımlarına Cu Ġlavesinin Etkisi", Metal Dünyası, 191, 93-95, (2009) ZEREN M., KARAKULAK E., AKKAġ M., "Al-Si-Cu-Fe Döküm AlaĢımlarına Mg Ġlavesinin etkisi", Metal Makina, Mayıs, 209-211, (2009) Otomotiv Sektöründe Kullanılan Al-Si-Cu Döküm AlaĢımlarının Karakterizasyonu ve GeliĢtirilmesi2009/038KOÜ Bilimsel AraĢtırma Projeleri Birimi,18 Ay,2009,Yürütücü
NEDEN DEMİR DIŞI DÜŞÜK SICAKLIK METAL ve ALAŞIMLARI? DEMİRDIŞI METAL ÜRETİM METALURJİSİ I DEMİRDIŞI METAL ÜRETİM METALURJİSİ II DEMİR DIŞI MÜHENDİSLİK MALZEMELER EKSTRAKTİF METALURJİ PRENSİPLERİ I EKSTRAKTİF METALURJİ PRENSİPLERİ II METALLERİN ISIL İŞLEMİ ALAŞIM TEORİLERİ VE METALOGRAFİ v.b. Derslere günümüzde yeterince yer verilememesi nedeniyle önemli eksiklikler kaldığı düşünülmektedir. 09.11.2012 09:31 3
DEMİR DIŞI DÜŞÜK SICAKLIK METAL ve ALAŞIMLARI ALÜMİNYUM VE ALAŞIMLARI (660 º C) KURŞUN VE ALAŞIMLARI (327 º C) KALAY VE ALAŞIMLARI (232 º C) ÇİNKO VE ALAŞIMLARI (419 º C) MAGNEZYUM ve ALAŞIMLARI (650 º C) 09.11.2012 09:31 4
ALUMİNYUM ve ALAŞIMLARI ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ ÖZELLİKLERİ Alüminyum ve alüminyum alaşımları dünyada demir esaslı malzemelerden sonra en önemli metal grubunu oluşturur. Ayrıca hafif metaller arasında da gerek saf halde gerekse alaşım olarak en çok kullanılanıdır. Alüminyum alaşımlarının yaygın olarak kullanımında etkili olan faktörler şöyle sıralanabilir: Dayanım/Özgül Ağırlık Oranı: Alaşımlarda daha belirgin olan bu oranın yüksekliği hafifleştirilmelerine öncelik verilen konstrüksiyonların çoğu için alüminyumun ve alaşımlarının uygun bir malzeme olmasını sağlar. Elektrik İletkenliği / Özgül Ağırlık Oranı : Bu oran tüm metallere nazaran alüminyumda daha yüksektir. Bundan dolayı da yüksek gerilim hatlarında bakırın yerini almaktadır. 09.11.2012 09:31 6
ALUMİNYUM ve ALAŞIMLARI Korozyon Dayanımı: Atmosfere ve birçok ortama karşı alüminyumun korozyon dayanımı oldukça yüksektir. Eloksal ve benzeri yüzey işlemleri ile artırılabilmekte ve ayrıca dekoratif görünüm de sağlanabilmektedir. 09.11.2012 09:31 7
ALUMİNYUM ve ALAŞIMLARI Üstün özelliklerine ilave olarak alüminyum ve alüminyum alaşımlarının soğukta bile çok iyi şekil alıyor olabilmesi, film gibi çok ince levha haline getirilebiliyor olması ve ısı iletme kabiliyetinin de yüksek olması iyi özelliklerindendir. 09.11.2012 09:31 8
ALUMİNYUM ve ALAŞIMLARI üstün özelliklerine karşın saf halde çekme dayanımı ve akma sınırı değerlerinin düşük olması, oksijene karşı olan yüksek afinitesinden dolayı döküm kabiliyetinin, kaynak ve lehimlenme kabiliyetinin düşük oluşu, talaşlı şekillendirilebilirliğinin iyi olmaması, bazlara, hidroksitlere karşı dayanıksızlığı gibi iyi olmayan özellikleri de vardır. Ancak alaşımlama ile bu özelliklerde de önemli oranda iyileşme sağlanabilmektedir. 09.11.2012 09:31 9
ALUMİNYUM ve ALAŞIMLARI Tablo1. Alüminyumun genel özellikleri Özgül ağırlık 2,7 g / cm 3 Ergime sıcaklığı 660 ºC Ergime ısısı Elastiklik modülü 386 kj / kg 65 Gpa Özgül ısı 0,90 kj / kg. K (18 ºC ) Isı iletme katsayısı 0,94 kj / kg. K ( 100 ºC ) Elektrik iletme kabiliyeti 39 m / Ω. mm 2 Çekme mukavemeti Akma sınırı 44.8 MPa 17.2 MPa Kopma uzaması 30 38 % Yeniden sıcaklığı Kristal çeşidi kristalleşme 250 300 ºC KYM 09.11.2012 09:31 10
ALUMİNYUM ve ALAŞIMLARI Ağırlıktan tasarruf Otomotiv ve uçak endüstrisinde ağırlıktan tasarruf önemli bir konudur. 09.11.2012 09:31 11
Tablo 2. Çeşitli metallerin alüminyuma göre izafi ağırlıkları Metaller Özgül Ağırlık İzafi Ağırlık Mg-AlaĢımları 1,8 0,64 Al-AlaĢımları 2,8 1,00 Çinko 7,1 2,60 Pik 7,2 2,64 Kalay 7,3 2,66 Çelik 7,9 2,82 Pirinç 8,5 3,03 Bronz 8,8 3,14 Nikel 8,9 3,18 Bakır 8,9 3,18 KurĢun 11,3 4,03 09.11.2012 09:31 12
ALUMİNYUM ve ALAŞIMLARI Mekanik özellikler Çeşitli alüminyum alaşımları ısıl işlemler sonucu arzu edilen şekilde mukavemet, tokluk, sertlik ve diğer mekanik özellikleri geliştirilebilirler. Mekanik özelliklerin iyileştirilebilir olması alüminyum alaşımları için büyük bir avantaj olup, kullanım alanını genişletmektedir 09.11.2012 09:31 13
ALUMİNYUM ve ALAŞIMLARI Korozyona karşı mukavemet Alüminyum alaşımları korozyona karşı oldukça dayanıklıdır. Anodik oksidasyona tabi tutulmuş malzemeyi korozyondan korumak için boya ve kaplama gibi işlemler gerekmez. Ayrıca birçok kimyasal maddelere dayanıklı olduklarından petrol ve kimya endüstrisinde kullanılmaya elverişlidir. 09.11.2012 09:31 14
ALUMİNYUM ve ALAŞIMLARI Isı ve elektrik iletkenliği Alüminyum alaşımları ısı ve elektriği çok iyi iletirler. Pistonlar, silindir kafaları, çeşitli mutfak eşyaları, kalorifer radyatörleri gibi ısının hızla iletilmesi istenen yerlerde geniş uygulama alanları bulmuşlardır. Ticari alüminyumun elektrik iletkenliği 57 Siemens dolayındadır. Bu değer bakırın iletkenliğinin %60 kadarıdır. Ağırlıkça kıyaslama yapılırsa alüminyum bakırdan daha iyi iletken olduğu ortaya çıkar. 09.11.2012 09:31 15
ALUMİNYUM ve ALAŞIMLARI İşlenebilme kabiliyeti Alüminyum alaşımlarının sıcak ve soğuk işlenebilme özelliği vardır. Alüminyum alaşımlarının çok iyi hadde özellikleri olup, bu yolla birkaç mikron kalınlığında folyo haline getirebilirler. Ayrıca bazı alüminyum alaşımlarının döküm özellikleri de iyidir. 09.11.2012 09:31 16
ALUMİNYUM ve ALAŞIMLARI Düşük maliyet Diğer metallerden daha hafif ve ergime sıcaklığı düşük (660ºC) olduğundan dökümde büyük avantaj sağlar. Aynı ağırlıktaki başka metallere nazaran daha fazla döküm yapmak olasıdır. Ayrıca alüminyum alaşımları atmosferik korozyona dayanıklı olup, kaplamaya ihtiyaç göstermezler. Elektrik alanında iletkenlik önemli olduğundan 1 kg alüminyum 2 kg bakırın yerini tutar. Böylece ürün maliyeti düşmüş olur. 09.11.2012 09:31 17
ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ KULLANILMA ALANLARI İnşaat Sanayinde Kullanımı Son yıllarda inşaat tekniğinde mimari stilde meydana gelen gelişmeler alüminyum ve alaşımları lehinedir. Bu gelişmeler yapıların yüzeyleri, kapı ve çerçeve gibi dış ve iç kısımlarındadır. Alüminyum ve alaşımlarının kullanılma sahalarının fazlalığı düşük maliyeti, iyi görünümlü ve inşasının hızlı olmasındandır 09.11.2012 09:31 18
ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ KULLANILMA ALANLARI Uçak Edüstrisinde Kullanımı Alüminyum ve alaşımları 1908 yılında yaşlanma sertleşmesinin bulunmasıyla uçak sanayine girmiştir. Bugün uçak sanayinde düralümin tipi alaşımlar kullanılmaktadır. Günümüzde birçok uçağın gövde kısmı alüminyum alaşımlarından yapılmaktadır. 09.11.2012 09:31 19
ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ KULLANILMA ALANLARI Gemi Sanayinde Kullanımı Günümüzden yaklaşık 50 yıl önce denizin korozif etkisine mukavim olan alüminyum alaşımları yapılmıştır. Bu alaşımlar %2.5-6 Mg ile az miktarda Mn, Cr, Be ve Ti içermekteydiler. Çekme mukavemetleri yüksek, süneklilik ve işlenebilme özellikleri iyi olan bu alaşımların dökümleri zordur. Küçük araştırma gemileri, yat, yelkenli ve feribot gibi küçüklü büyüklü gemilerin yapımında alüminyum alaşımları kullanılmaktadır. Yolcu gemileri ve şileplerde hafif oldukları için tercih edilen alüminyum alaşımları, büyük askeri gemilerde, düşük manyetik geçirgenlikleri sayesinde bir avantaj daha sağlanmaktadır. 09.11.2012 09:31 20
ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ KULLANILMA ALANLARI Elektrik Sanayinde Kullanımı Bir alüminyum iletken, düşük yoğunluğu nedeniyle bakır bir iletkenden daha hafiftir. Bu nedenle 1930 yılından beri enerji nakil hatlarında kullanılmaktadır. Yurdumuzda da Türkiye elektrik kurumu enerji nakli ve iç hatlarda alüminyum kablolar kullanılmaktadır. 09.11.2012 09:31 21
ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ KULLANILMA ALANLARI Ambalaj ve Konserve Sanayinde Kullanımı Gün geçtikce alüminyum folyo üretimi ve tüketimi artmaktadır. Folyo ilk yıllarda paketleme ve şeker sarma işlerinde kullanılmış, sonraları kullanım alanları genişlemiştir. İlaç muhafazasında da aluminyum folyo kullanılmaktadır. Seydişehir alüminyum işletmesinde yılda 3000 ton folyo imali yapılabilecek kapasite vardır. Ayrıca özel sektöre ait Standart Alüminyum tesislerinde de halen folyo üretimi yapılmaktadır. Nüfus artışı konserveciliği geliştirmiş ve alüminyumdan yapılmış kutular ön plana geçmiştir. Bunlar diğer malzemelere göre daha iyi özellik ve düşük maliyet sağlarlar. Kullanılan kutular atıldığı için bu durum önemli bir avantajdır. 09.11.2012 09:31 22
ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ KULLANILMA ALANLARI Demiryolu sanayinde Kullanımı Alüminyum ve alaşımları pahalı olmasına rağmen işletme masraflarının az olması, korozyona dayanıklı ve hafif olması nedeniyle demir yolu araçlarında kullanılmaktadır. Son yıllarda vagon, treyler, lokomotif yapımında alüminyum alaşımları kullanılmaya başlanmıştır. 09.11.2012 09:31 23
ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ KULLANILMA ALANLARI Otomotiv Endüstrisinde Kullanımı Alüminyum alaşımları düşük özgül ağırlıklı ve üstün mekanik özellikleri nedeniyle otomotiv endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Otomobil ağırlığının %25-30 luk kısmını alüminyum alaşımları teşkil etmektedir. Otomobillerde kullanılan alüminyum miktarı her yıl %10 lik bir artış göstermektedir. Otomobillerin karbüratör, piston, bağlayıcı rod ve hareketli kolları gibi aksamlarında kullanılırlar. 09.11.2012 09:31 24
DEMİR DIŞI DÜŞÜK SICAKLIK METAL ve ALAŞIMLARI DOÇ. DR. MUZAFFER ZEREN 2006 09.11.2012 09:31 25
ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ GRUPLANDIRILMASI Alüminyum İşlenik (dövme) Alaşımları a) Al-Mn Alaşımları b)al-mg c)al-mg-mn d)al-mg-si e)al-zn-mg f)al-zn-mg-cu g)al-cu-si-mn 09.11.2012 09:31 26
AlCu işlenik alaşımı 09.11.2012 09:31 27
AlCu işlenik alaşımı 09.11.2012 09:31 28
AlCuMg2 işlenik alaşımı 09.11.2012 09:31 29
AlCuMg2 işlenik alaşımı 09.11.2012 09:31 30
ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ GRUPLANDIRILMASI Alüminyum Döküm Alaşımları a)g-alsi12 Alaşımı b)g-alsi10 Mg c)g-almg3 d)g-almg9 Si e)g-alzn5 Mg f)g-alcu4 Ti 09.11.2012 09:31 31
ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ GRUPLANDIRILMASI Sertleşme Durumuna Göre Sertleşebilen Alüminyum Alaşımları Sertleşemeyen Alüminyum Alaşımları 09.11.2012 09:31 32
ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ GRUPLANDIRILMASI Kullanma Maksatlarına Göre 4.3.1. Pres Döküm Alaşımları 4.3.2. Piston Alaşımları 4.3.3. Otomat Alaşımları 09.11.2012 09:31 33
Alüminyum-Bakır Alaşımı 09.11.2012 09:31 34
Alüminyum-Bakır Alaşımı 09.11.2012 09:31 35
ALÜMİNYUM ALAŞIMLARINDA ÇÖKELME SERTLEŞMESİ MEKANİZMASI. 09.11.2012 09:31 36
ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ ISIL İŞLEMLERİNİN ESASI. 09.11.2012 09:31 37
ALUMİNYUM ve ALAŞIMLARI Alüminyum-Bakır Alaşımı Bakır, alüminyumla 548 C de % 33 bakır içeren bir ötektiğin bulunduğu bir denge diyagramı yapar. Ötektik sıcaklığında bakırın a- fazında çözünürlüğü % 5.65 dir. a- fazının çözünürlük sınırı 250 C ye kadar bilinmektedir. Daha aşağı sıcaklıklarda çözünürlük sınırı tam olarak bilinmemektedir. Yüksek sıcaklıkta bakırın alüminyum içindeki çözünürlüğü artmaktadır. Bu durum aşağıda gösterilmiştir. Sıcaklık (ºC) 548 500 450 400 350 300 250 Bakır (%) 5.65 4.05 2.50 1.40 0.85 0.45 0.2 09.11.2012 09:31 38
AlCu4MgNi x100 Weck Dağlayıcısı Al matriks İntermetalik + segregasyon 09.11.2012 09:31 39
AlCu4MgNi x 500 Weck Dağlayıcısı İntermetalik Al matriks Segregasyon 09.11.2012 09:31 40
AlCu4MgNi x100 Weck Dağlayıcısı Al matriks İntermetalik + segregasyon 09.11.2012 09:31 41
AlCu4MgNi x 500 Weck Dağlayıcısı Al matriks İntermetalik 09.11.2012 09:31 42
AlCu4MgNi x 1000 Weck Dağlayıcısı Al matriks İntermetalik 09.11.2012 09:31 43
ALUMİNYUM ve ALAŞIMLARI Hızlı bir su vermekle yarı dengeli olan bir α- fazı oluşur. Bu faz içerisinde CuAl 2 çökelir. Bakır alüminat çok sert bir maddedir ve katı ergiyikten zamanla oda sıcaklığında ayrılır. Bu olay yaşlanma sertleşmesinin esasını oluşturarak sertlik ve mukavemeti artırır. Çökelmenin tamamlanmış durumunda alüminyum-bakır alaşımlarının korozyon direnci azalır. 09.11.2012 09:31 44
Alüminyum-Bakır Alaşımı 09.11.2012 09:31 45
Alüminyum-Silisyum Alaşımı Şekil 2. Al-Si ikili denge diyagramı. 09.11.2012 09:31 46
AL-Si Alaşımları 09.11.2012 09:31 47
09.11.2012 09:31 48 18Si 24Si 11Si (Ötektik) 12Si
09.11.2012 09:31 49
09.11.2012 09:31 50
09.11.2012 09:31 51
09.11.2012 09:31 52
09.11.2012 09:31 53
09.11.2012 09:31 54
09.11.2012 09:31 55
09.11.2012 09:31 56
09.11.2012 09:31 57
09.11.2012 09:31 58
ALUMİNYUM ve ALAŞIMLARI Al-Si alaşımları döküm alaşımlarıdır. Bunlara ısıl işlem uygulanmaz. Döküldükleri gibi kullanılırlar. % 5.25 Si içeren Al-Si alaşımı dekoratif ve mimari dizaynda üstünlük getirirler. Bu alaşımların çekme mukavemeti ve emniyet gerilmesi Al-Cu alaşımlarından düşük olduğu halde, süneklik ve darbeye mukavemetleri yüksektir. 09.11.2012 09:31 59
ALUMİNYUM ve ALAŞIMLARI Silisyum Alüminyum içindeki çözünürlüğü sıcaklıkla aşağıdaki gibi değişmektedir. Sıcaklık (ºC) 577 550 500 450 400 350 300 250 Silisyum (%) 1.65 1.30 0.80 0.48 0.29 0.17 0.6 0.008 09.11.2012 09:31 60
ALUMİNYUM ve ALAŞIMLARI Bu alaşımlardan G-Al Si12 ötektik bir alaşımdır. Döküm kabiliyeti çok iyidir. İyi kaynak edilebilirler ve kimyasal dayanıklılığı fazladır. Kokil dökümde bu ötektik alaşım aşırı soğumadan dolayı ince tanelidir. Buna karşılık kum dökümde büyük Si iğnecikleri ve iri taneli olarak katılaşır. Bu durumu yok etmek üzere G-Al Si alaşımları modifiye edilirler. Al- Si alaşımlarına Mg katıldığında sertleşebilen alaşımlar elde edilir. 09.11.2012 09:31 61
Alüminyum-Magnezyum Alaşımı Magnezyum, alüminyumla 437 C de %67.7 Mg ve 450 C de %35 Mg içeren iki ötektik ihtiva eden bir denge diyagramı yapar. Bu diyagramın hem alüminyum hem magnezyum tarafı oldukça ilginçtir. Şekil 3 de bu diyagramın Al-Mg alaşımları yönünden önemli olan kısımları gösterilmiştir. 09.11.2012 09:31 62
Şekil 3. Al-Mg ikili denge diyagramı 09.11.2012 09:31 63
ALUMİNYUM ve ALAŞIMLARI Oda sıcaklığında magnezyum alüminyum içindeki çözünürlüğü %1.4 dür. Alüminyum Magnezyum alaşımları, alüminyum-bakır alaşımında olduğu gibi, ısıl işlem uygulanacak alaşımlardan istenen karakteristik bir katı eriyiğe sahiptir. 09.11.2012 09:31 64
Alüminyum-Çinko Alaşımı Alüminyum-Çinko denge diyagramında başlıca iki özellik göze çarpar: -a katı eriyiği 383 C de ağırlıkça % 84 çinkoya kadar geniş bir alana yayılmıştır Değişik çinko yüzdeleri içeren iki faz arasında bir karışım alanı mevcuttur. Bu alaşımlara ısıl işlem uygulanabilir. Al-Zn alaşımlarının yapısal sertleşmesi, metaller çok saf ise meydana gelir. Sertleşme kabiliyeti yaklaşık 450 C olan bir su verme sıcaklığında maksimumdan geçer. Şekil 4. de Al-Zn alaşımları yönünden önemli olan kısmı gösterilmiştir 09.11.2012 09:31 65
ALUMİNYUM ve ALAŞIMLARI Şekil 4. Al-Zn ikili denge diyagramı 09.11.2012 09:31 66
Al-Si-Mg Alaşımları Bu tip alaşımlar yüksek döküm kabiliyeti, sızdırmazlık, iyi korozyon direnci gibi özellikler gösterirler. % 0.2-0.6 Mg ve % 5-9.5 Si içerirler. Magnezyum miktarındaki artışın alaşımın mekanik özelliklerine etkisi Şekil 5 de gösterilmiştir. Şekilden de görüldüğü gibi Mg miktarı arttıkça alaşımın çekme direnci artmakta, buna karşılık %uzama miktarı azalmaktadır 09.11.2012 09:31 67
Al-Si-Mg Alaşımları Al-Si-Mg denge diyagramının esası, Al ve belli bileşimdeki Mg 2 Si nin üçlü diyagramı, bir ikili sistem gibi iki kısma ayırması üzerine oturur. Her kısım aşağıda belirtilen şekilde bir üçlü ötektik gösterir. Al-Si-Mg sistemi, oluşan Mg 2 Si bileşiğinin etkisiyle aynı ikili sistemler gibi davranır. Mg 2 Si bileşiği uzun süre iyonik bir bileşim gibi düşünülmüş, yeni yapılan çalışmalardan sonra bir yarı iletken olduğu anlaşılmıştır. Mg 2 Si bileşiğinin alüminyum içindeki erirliği, Mg 2 Si nin ağırlık oranı, sıcaklık etkisi ve fazla magnezyum miktarıyla değişir. Buna karşılık silisyum bu erirlik üzerinde önemli bir tesiri yoktur. Şekil 6 da Al-Si-Mg alaşımının denge diyagramı ve aluminyumca zengin köşesi gösterilmiştir 09.11.2012 09:31 68
Şekil 5. Al-Si alaşımına Mg ilavesinin mekanik özelliklere etkisi 09.11.2012 09:31 69
Şekil 6. Al-Si-Mg faz diyagramı (a) ve alüminyumca zengin köşesi (b) 09.11.2012 09:31 70
Şekil 6. Al-Si-Mg faz diyagramı (a) ve alüminyumca zengin köşesi (b) 09.11.2012 09:31 71
Al-Zn-Mg Alaşımları Al-Zn-Mg alaşımlarının başlıca özellikleri oda sıcaklığında ve bir ay içinde doğal yaşlanmanın oluşması, yaşlanma sonucunda çekme ve akma mukavemetlerinin artması ve sünekliliğin azalmasıdır 09.11.2012 09:31 72
Al-Zn-Mg Alaşımları Al-Zn-Mg faz diyagramı komplike bir sistem olup Şekil 7 de bu sistem hakkında toplu bir fikir vermektedir. Sistemde β (Al3Mg2), γ (Al12Mg17), δ (MgZn5), μ (MgZn2), ε (MgZn) metaller arası ikili bileşiklerden başka formülü Al2Mg3Zn3 olarak tahmin edilen ve (AlZn)49Mg32 olarak belirtilen üçlü bileşimler mevcuttur. Alüminyum köşesinde geniş bir (α-al) katı eriyiği mevcuttur. 09.11.2012 09:31 73
Şekil 7. Al-Zn-Mg üçlü denge diyagramı. 09.11.2012 09:31 74
Al-Zn-Mg Alaşımları Bu alaşımlarda likidüslerin bütünü çok sayıda ötektik noktaları ve üçlü peritektikler içerirler. Bunlar: ( % 30 Mg, % 12 Zn) da üçlü ötektik: Sıvı α (Al) + T + β (Al3Mg2) (% 11.3 Mg, % % 60.4 Zn) da 475 C de üçlü peritektik: Sıvı + T α (Al) + MgZn2 veya üçlü peritektik: Sıvı α (Al) + T + MgZn2 (α-al) katı eriyiğinin geniş alanı yüzde birkaç Zn ve Mg içeren bir alaşımda bile yaşlanma sıcaklığı civarında veya çok düşük ısıl işlemleme sıcaklığında ısıl işlem kabiliyeti sağlar. 09.11.2012 09:31 75
Al-Fe-Si Alaşımları Al-Fe-Si denge diyagramında Al, Si, Al 3 Fe fazlarından başka alüminyumca zengin üçlü metaller arası üç bileşiğe rastlanır. (Şekil 8) 09.11.2012 09:31 76
Şekil 8. AL-Fe-Si denge diyagramının alüminyum tarafındaki solvüsü 09.11.2012 09:31 77
Al-Fe-Si Alaşımları Metaller arası üçlü bileşiklerin formülleri ve bileşimleri aşağıda verilmiştir Formülü % Fe % Si α (A12Fe3Si) 32.12-32.45 8.41-10.32 β (Al9Fe2Si2) 26.65-27.18 13.82-14.93 δ (Al4FeSi) 25.4 25.5 09.11.2012 09:31 78
Al-Cu-Mg Alaşımları Doğal yaşlanma gösteren alaşımlardandır. Isıl işlemler sonucu sertliği artar. Al-Cu-Mg denge diyagramı nispeten karışıktır. Çok sayıda ikili metaller arası bileşiklere ve beş tane üçlü metaller arası bileşiğe rastlanır. (Şekil 9). İkili bileşimler CuAl 2 ve AL 3 Mg 2 dir. Üçlü bileşenler aşağıda verilmiştir. Al 6 CuMg 4, Al 7 Cu 3 Mg 6, Al 2 CuMg, Al 5 Cu 5 Mg 2, Al Cu Mg Ancak solidüs sıcaklıklarında CuAl 2, Al 3 Mg 2, Al 2 CuMg, Al 6 CuMg 4 bileşiklerine denge halinde rastlamak mümkündür. Bu fazlardan itibaren alüminyum katı eriyiği ile birlikte üçlü ötektikler meydana gelir. a-al katı ergiyik bölgesi nispeten dardır ve sıcaklığa bağlı olarak hızla daralır. (Şekil 9) 09.11.2012 09:31 79
Şekil 9. Al-Cu-Mg üçlü denge diyagramı 09.11.2012 09:31 80
Al-Alaşımlarının Standartlarda Gösterilişi Diğer metal alaşımlarının sınıflandırılmasında olduğu gibi alüminyum alaşımlarının da sınıflara ayıran standartların sayısı oldukça fazladır. Bu standartlar içerisinde en fazla kullanılan Alüminyum Birliği ninkidir (Alüminyum association). Bunun yanı sıra : ALCOA (Aluminium Company of America) ASTM (American Society for testing Materials) DIN 1713 FRANSIZ Standartları REYNOLS un standartları da kullanılmaktadır. Yukarıda belirtilen standartların ortak özellikleri alüminyum alaşımlarını dövme alüminyum alaşımları ve döküm alüminyum alaşımları olmak üzere iki şekilde sınıflandırmalarıdır 09.11.2012 09:31 81
Al-Alaşımlarının Standartlarda Gösterilişi Yakın zamana kadar alüminyum alaşımlarını belirtmek için en çok kullanılan metot ALCOA metodu idi. Bu metot 1954 yılında Alüminyum Birliği tarafından geliştirildi ve yeni bir standardizasyon ortaya konuldu. Bu metot da dövme ve döküm alüminyum alaşımları 4 basamaklı bir sayı sistemiyle belirtilir. Birinci basamak ana alaşım elementini gösterir. Son iki basamak alüminyum alaşımını tanıtır veya alüminyumun saflığını gösterir. İkinci basamak ise orijinal alaşımda yapılan bileşim değişikliğini veya yabancı madde limitlerini belirtir 09.11.2012 09:31 82
Al-Alaşımlarının Standartlarda Gösterilişi Alaşım No Alaşım 1XXX Saf Alüminyum (min.% 99 ve daha fazla saflıkta) 2 XXX Al-Cu alaşımı (Cu en önemli alaşım elementi) 3 XXX Al-Mn alaşımı (Mn en önemli alaşım elementi) 4 XXX Al-Si alaşımı (Si en önemli alaşım elementi) 5 XXX Al-Mg alaşımı (Mg en önemli alaşım elementi) 6 XXX Al-Mg2Si alaşımı(mg2si en önemli intermetalik) 7 XXX Al-Zn alaşımı (Zn en önemli alaşım elementi) 8 XXX Al-Diğer alaşım elementleri 9 XXX Kullanılmayan seri 09.11.2012 09:31 83
Al-Alaşımlarının Standartlarda Gösterilişi Bu sistemde ikinci basamak 1-9 arasında bir rakamla belirtilir ve emprüte sınırında yapılan değişiklikleri gösterir. Bu basamağın sıfır olması yabancı maddelerin özel metotlarla kontrol edilmediklerini ifade eder. 09.11.2012 09:31 84
Al-Alaşımlarının Standartlarda Gösterilişi Örneğin 1075 alaşımında: Minimum alüminyum miktarı %99.75 Yabancı maddeler için özel bir kontrol olmadığı anlaşılır. 1175, 1275, 1375 numaraları aynı alüminyum miktarını içermelerine rağmen yabancı maddelerin ayrı ayrı kontrol altında bulunması gerekir 09.11.2012 09:31 85
Al-Alaşımlarının Standartlarda Gösterilişi ALCOA sisteminde harfler alaşım elementini belirtmek için kullanılırdı. Alaşımın geçirdiği değişiklikler ise yine harflerle belirlenirdi. Bu durum örneklerle aşağıda gösterilmiştir. 17 S Alaşımı yeni sistemde 2017 A 17 S 2117 18 S 2018 B 18 S 2218 ile gösterilir. 09.11.2012 09:31 86
Al-Alaşımlarının Standartlarda Gösterilişi ASTM Bu sistemde malzemede bulunan alaşım elementleri en çok iki harfle belirtilir. Bu gösteriliş artan alaşım elementi yüzdesine göre sınırlanır. Bu sıralamada küsürlü yüzdeler tam sayılara çevrilmiştir. En son harf alaşım farklılıklarını göstermek içindir. Sembolize etmede ana metalin ismi önde gelir. Fakat ana metal çok belirginse kısaltma amacıyla ihmal edilebilirler. Alaşım elementlerinin gösterilmesinde aşağıdaki harfler kullanılır: A-Al F-Fe N-Ni T-Sn B-Bi G-Mg P-Pb V-As C-Cu J-P Q-Ag W-S D-Cd L-Be R-Cr Y-Sb E-Ce M-Mn S-Si X-Zr 09.11.2012 09:31 87
Al-Alaşımlarının Standartlarda Gösterilişi REYNOLDS Reynolds, dünyanın en büyük döküm alüminyum imal eden firmalarından biridir. Ticari alanda tutulmuş bir sınıflandırma geliştirmiştir. Burada, temel alaşım elementi sınıflandırmaya esas teşkil eder. Bu sınıflandırma aşağıda belirtilmiştir. Alaşım No Ana alaşım elementi S 99.5 Yüksek saflıkta Al. 2 S Ticari saflıkta alüminyum 3 S-9 S Mangan 10 S-29 S Bakır 30 S-49 S Silisyum 50 S-69 S Magnezyum 70 S-79 S Çinko NOT: Buradaki S eki alaşımın bir dövme alaşımı olduğunu belirtir. 09.11.2012 09:31 88
Al-Alaşımlarının Standartlarda Gösterilişi FRANSIZ STANDARTLARI A02-001 Fransız normunda metal alaşımlarının itibari kimyasal işaretleri belirtilmiştir. Her element, kısaltılmış bir sembolle gösterilmiştir. Alüminyum Be- Berilyum Bor C- Krom CD- Kadmiyum Ce- Seryum E- Kalay R- Antimuan Fe- Demir S- Silisyum G- Mg T- Titanyum K- Kobalt U- Bakır M- Magnezyum V- Vanadyum N- Nikel W- Tungsten Pb- Kurşun Zr- Zirkonyum Kimyasal bileşim, rakam ve harflerden oluşan iki grupla gösterilmiştir. Birinci grupta ana metali gösteren harf bulunmaktadır. İkinci grup ise ilave elementleri temsil eden harfleri içermektedir. Her harf ilave edilen alaşım elementini, yanındaki sayıda yüzde miktarını göstermektedir. Kesirli değerler tam sayılar halinde verilmiştir 09.11.2012 09:31 89
Al-Alaşımlarının Standartlarda Gösterilişi FRANSIZ STANDARTLARI Alaşımsız alüminyum gösterilişi A57-101 Fransız normunda belirlenmiştir. Bu norma göre beş kalite ticari, alaşımsız alüminyum ve müsaade edilen empürite miktarları aşağıda verilmiştir. A 9 % 99.99 Rafine alüminyum A 8 % 99.98 Al A 7 %99.97 Al A 6 % 99.95 Al A 5 % 99.00 Al. 09.11.2012 09:31 90
ALUMİNYUM İLETKEN Aluminyum içerisinde iletkenliği olumsuz etkileyen curuf ve intermetalikler 09.11.2012 09:31 91
ALUMİNYUM İLETKEN Aluminyum içerisinde iletkenliği olumsuz etkileyen Silisyum partikülleri 09.11.2012 09:31 92
Alaşım Elementlerinin Etkileri Alüminyumun iyi olan bir çok özelliklerinin yanı sıra döküm ve mekanik özellikleri zayıftır. Kötü olan bu özelliklerin iyileştirilmesi amacıyla alüminyuma ilave alaşım elementleri katılmaktadır. Alaşımların kullanma yerlerine göre seçimlerinin yapılabilmesi açısından, alaşım elementlerinin alüminyum üzerindeki etkileri bilinmelidir. Alüminyuma en fazla ilave edilen alaşım elementleri ve bunların etkileri aşağıda verilmiştir. 09.11.2012 09:31 93
09.11.2012 09:31 94
09.11.2012 09:31 95