Alümiyum Şekillendirme Teknolojileri

Alümiyum Şekillendirme Teknolojileri Doç.Dr. Derya Dışpınar deryad@istanbul.edu.tr

Amerikan İngilizcesi: Aluminum İngiliz İngilizcesi: Aluminium Türkçe Aluminyum / Alüminyum Latince Alumin: acı tuz

Atom numarası 13 Atom ağırlığı Yoğunluk 26,9815386(8) g/mol 2700 kg/m³ Ergime noktası 660,32 C Kaynama noktası 2519 C Ergime ısısı Isı kapasitesi Kristal yapısı Elektrik direnci Isıl iletkenlik Isıl genleşme 10,71 kj/mol 24,2 (25 C) J/(mol K) Yüzey merkezli kübik 26,50 nω m (20 C'de) 237 W/(m K) 23,1 µm/(m K) (25 C'de)

1863 Charles M. Hall Paul Héroult

Potasyum amalgam ile gr Kriyolit ile alumina Sodyum ile kg Saf alumina Potasyum amalgam ile mg

Charles Dickens (Household Words, Dec. 13th 1856) Deville başarısı üzerine: «Alüminyum, kalayı çöpe attırıcak, bakır tencereleri sürgüne yollatacak, Almanların bulduğu gümüşü de fırlatıp atacaktır»

Jules Verne From the Earth to the Moon (1865) 7. Bölüm: Demirin yerini alabilecek bir metal olmalı. Bakır? dedi Morgan. Hayır! Çok ağır. Sanırım ondan daha iyisini önerebilirim Nedir peki? diye sordu Binbaşı. Alüminyum! diye cevap verdi Barbicane. Alüminyum? diye şaşkınca cevap verdi diğer üç çalışma arkadaşları. Sorugusuz. Bu değerli metal gümüşün beyazlığında, altın gibi dayanıklı, demir gibi mukavemetli, bakır kadar şekillendirilebilme kabiliyetinde ve cam kadar hafif.kolaylıkla dövülebiliyor, çokca bulunmakta, birçok cevherin temel bileşeni, demirden üç kat daha hafif ve sanki bizim projemizde uzay aramıcızda kullanmak istediğimiz amacımıza uygun olarak yaratılmış.

J.W. Richards, 1880 Aluminium dergisinde: Eğer uçak ve havacılık endüstrisindeki problemler çözülmek isteniyorsa, alüminyum buradaki baş etmen olacaktır.

İlk Alüminyum İlk olarak 1909 da Alman araştırmacı Alfred Wilm, Al içerisinde Cu ve Mg ilavesi ile alaşım üretti. «Duralumin» özel ismi ile anılan bu alaşım, 2xxx serisi alaşımlarının başlangıcı oldu

Endüstriyel uygulama Almanya da uçak endüstrisinde Al kullanılmaya başlandı 1950 lerde Rusya da tren gövdesinde panellerde kullanıldı 1980 lerde İskoçya da teknelerde kullanıldı

Dickens, Verne verichards kehanetleri gerçekoldu! 1800 lerde 200 ton iken 2012 de 50 milyon ton primer ve 5 milyon ton sekonder alüminyum

Eros 1893'te yapılmışolupalüminyumdanüretilmişilk heykellerden biridir.

hafif mukavemetli dayanıklı sünek Yüksek iletkenlik Yüksek korozyon direnci Su ve havayı geçirmez, kokusuz Sonsuz geridönüşümlü Yansıtma özelliği iyi

Element Kimyasal Sembol % Doğada Bulunabilirlik Oksijen O 47.3 Silis Si 27.7 Alüminyum Al 7.9 Demir Fe 4.5 Kalsiyum Ca 3.5 Sodyum Na 2.5 Potasyum K 2.5 Magnezyum Mg 2.2 Titanyum Ti 0.5 Hidrojen H 0.1

Cevherler Boksit 30-50% Alumina (Al 2 O 3 ) 3-13% Silika (SiO 2 ) 10-18% Titanium oksit(tio 2 ) Kalan (H 2 O) Kaolinit 30-32% Alumina (Al 2 O 3 ) Kalan Silika (SiO 2 ) ve (H 2 O) Neflin 30% Alumina (Al 2 O 3 ) 40% Silika (SiO 2 ) 20% Na 2 O + K 2 O

1 kg alüminyum üretmek için gerekli hammaddeler

Bayer Prosesi

Hall-Héroult prosesi Na 3 AlF 6

Metaloksitlerin Standart Serbest Enerji Sıcaklık Değişimi 3 2 2 Nolu reaksiyon C + O 2 = CO 2 1 3 Nolu reaksiyon 2CO + O 2 = 2 CO 2 700 Fe için 1900 Al için

Video

Primer Alüminyum Üreticileri RusAl Rio Tinto Alcan Hydro Alcoa Dubal

YÜKSEK MUKAVEMET / YOĞUNLUK

Uygulama alanları Binalarda Ulaştırma Mühendislik Paketleme

Bina uygulamaları

Paketleme

ALÜMİNYUM ALAŞIMLARI DÖKÜM DÖVME DÖKÜM DÖVME DÖVME

Döküm Alaşımları 1xxAlüminyum 2xx Bakır 3xx Silis, Bakır, Magnezyum 4xx Silis 5xx Magnezyum 7xx Çinko 8xxKalay 9xx 99.0% minimum; Min 4% Min 5% Si ve diğerleri Min 5% Si Min 4% Min 6% Diğer

Dövme Alaşımları 1xxxAlüminyum 2xxx Bakır 3xxx Mangan 4xxx Silis 5xxx Magnezyum 6xxx Magnezyum ve Silis 7xxx Çinko 8xxx Özel alaşımlar 99.0% minimum; 1.9-6.8% 0.3-1.5% 3.6-13.5% 0.5-5.5% Mg 0.4-1.5%, Si 0.2-1.7% 1%-8.2% Diğer

Alaşımelementlerinin etkisi Birçok alaşım elementi, tipik olarak mukavemeti arttırmak içindir: Mg, Cu, Si, Fe, Mn gibi. Fakat bu elementlerin birbirleri ile etkileşimi farklı özelliklerin ortaya çıkmasına sebep verebilir

V, Zr, Ti: Cu içeren alaşımlarda yeniden kristalleşme sıcaklığını düşürür. Yüksek sıcaklık stabilitesi sağlar Mn: Cu-Mg içeren alaşımlarda akma noktasının artmasına sebep verir Ni: Cu ve Mg içeren alaşımlarda çökelme sertleşmesini arttırır, Cd: Yaşlanma sertleşmesini arttırır

In: düşük Cu içeren alaşımlarda doğal yaşlanma sıcaklığını düşürür Pb, Bi, Cd: İşlenebilirliği arttırır P: primer Si kristallerinin çökelmesini sağlar Ca: Si içeren alaşımlarda iletkenliği arttırır Ni: yüksek sıcaklıklarda sertliğin kararlığını sağlar ve termal genleşme katsayısını düşürür

Cr: Elektrik iletkenliğini arttırır Mn: Cr ile birlikte bulunursa, taneler arası korozyonu engeller Ag: Zn içeren alaşımlarda mukavemeti ve korozyon direncini arttırır

http://aluminium.matter.org.uk

matweb

ETİAL

ETİAL

Fazlar

Fazlar

Fazlar

Fazlar

Mikroyapı Katı çözelti Disperse ikinci faz Sürekli ikinci faz Süreksiz ikinci faz Dupleks yapı

Süreksiz ikinci faz: Al-Si alaşımı

α-alfemnsi

B: α-al(femn)si C: Al 2 Cu

Isıl işlem göremeyen Isıl işlem görebilen

Isıl işlem kodlamaları F O H T Mekanik veya ısıl işlem görmemiş (döküm, dövülmüş vb.) halde Tavlanmış ve yeniden kristalleşmiş Soğuk işlem uygulanmış Yaşlandırma işlemini göstermektedir

Fiziksel Metalurji Katı çözelti oluşumu İkinci fazlar Tane inceltme Deformasyon sertleşmesi Çökelme sertleşmesi

yeralan arayer

sıvı α + sıvı α α + β Sadece A atomları A B β A yanında B (çözünmüş) (A) veya α α

sıvı α + sıvı α α + β A B β α

Fe Si Mn Cu Ti Mg

Mukavemet arttırma yöntemleri Tane sınırlarını azaltmak? Empüriteleri azaltmak? Dislokasyon hareketlerini engellemek? Boşluk konsantrasyonunu azaltmak?

Mukavemet arttırma mekanizmaları 1. Deformasyon sertleşmesi 2. Çözelti sertleşmesi 3. Çökelti sertleşmesi 4. Tane boyutunun azaltılması

1. Deformasyon sertleşmesi 1xxx, 3xxx, 5xxx serisine uygulanır Dövme alaşımları Isıl işlem göremeyen