2xx SERİSİ ALÜMİNYUM ALAŞIMLARINDA Ag İLAVESİNİN MUKAVEMETE ETKİSİ

Benzer belgeler
ÇÖKELME SERTLEŞMESİ (YAŞLANMA) DENEYİ

İNSANSIZ HAVA ARAÇLARI MOTOR BLOĞU OLARAK KULLANILABİLECEK ALÜMİNYUM ALAŞIMIN TERCİHİ. Çağlar Yüksel 2. Yıldız Teknik Üniversitesi, İstanbul

ÇÖKELME SERTLEŞTİRMESİ HOŞGELDİNİZ

ÇÖKELME SERTLEŞTİRMESİ

MALZEMELERİN MUKAVEMETİNİ ARTIRICI İŞLEMLER

ELASTİK PLASTİK. İstanbul Üniversitesi

Al-Cu Alaşımlarında Porozite ve Mikroyapının Yaşlandırma Üzerine Etkisi

ALUMİNYUM ALA IMLARI

ELKTRİK AMAÇLI ALUMİNYUM KULLANIMI

AlSi7Mg DÖKÜM ALAŞIMINDA T6 ISIL İŞLEM DEĞERLERE ETKİSİNİN İNCELENMESİ. Onur GÜVEN, Doğan ALPDORUK, Şükrü IRMAK

SÜPERALA IMLAR. Yüksek sıcaklık dayanımı

Alümiyum Şekillendirme Teknolojileri

DOĞAL KURŞUN METALİK KURŞUN PLAKALAR

2-C- BAKIR VE ALAŞIMLARININ ISIL İŞLEMLERİ 2-C-3 MARTENSİTİK SU VERME(*)

Faz Dönüşümleri ve Faz (Denge) Diyagramları

ALÜMİNYUM T6 ISIL İŞLEMİ İÇİN GELİŞTİRİLEN SEPET TASARIMI İLE ZAMAN VE ENERJİ TASARRUFU SAĞLANMASI

Chapter 9: Faz Diyagramları

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

Arda Çetin, Peyman Çelenkoğlu, Burcu Tunç, Ayhan Comart (Ekstra Metal)

MalzemelerinMekanik Özellikleri II

MMT113 Endüstriyel Malzemeler 5 Metaller, Bakır ve Magnezyum. Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir Güz Yarıyılı

AlCu4Ti Alaşımın Farklı Döküm Sıcaklıklarında Döküm Kalitesi ile Yaşlandırma Arasındaki İlişkinin İncelenmesi

Çift Fazlı Paslanmaz Çeliklerde Yaşlandırma Koşullarının Mikroyapı Özellikleri Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi

FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİ HOŞGELDİNİZ

Bölüm 11: Uygulamalar ve Metal Alaşımların İşlenmesi

Pratik olarak % 0.2 den az C içeren çeliklere su verilemez.

FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİ HOŞGELDİNİZ

İKİLİ ÖTEKTİK FAZ DİYAGRAMLARI

Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ 1

DENEYİN ADI: Çeliklerin Isıl İşlemi. AMACI: Çeliklerde ısıl işlem yoluyla mikroyapı ve mekanik özelliklerin değişiminin öğretilmesi.

Alümiyum Şekillendirme Teknolojileri

Uğur Aybarç, Hakan Yavuz, Derya Dışpınar, Mehmet Özgür Seydibeyoğlu (CMS Jant, İstanbul Üniversitesi, İzmir Katip Çelebi Üniversitesi)

İÇİNDEKİLER

ALÜMİNYUM ISIL İŞLEMİNDE SU VERME UYGULAMALARI VE KALINTI GERİLİME ETKİSİ

Döküm Prensipleri. Yard.Doç.Dr. Derya Dışpınar. İstanbul Üniversitesi

BAKIR ALAŞIMLARI. Prof. Dr. Ramazan YILMAZ & Yrd. Doç. Dr. Zafer BARLAS

BARTIN ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

Dökme Demirlerin Korozyonu Prof.Dr.Ayşegül AKDOĞAN EKER

MMT310 Malzemelerin Mekanik Davranışı Mukavemet ve deformasyon özelliklerinin belirlenmesi - Sürünme, eğme ve burma deneyleri

İNTERMETALİK MALZEMELER. Doç. Dr. Özkan ÖZDEMİR (DERS NOTLARI-4)

MALZEME BİLGİSİ DERS 11 DR. FATİH AY.

Al-7Si-0,3Mg Alaşımında Soğuma Hızının Poroziteye Etkisi

Faz ( denge) diyagramları

MALZEME BİLGİSİ DERS 7 DR. FATİH AY.

CERRAHİ İĞNE ALAŞIMLARI. Microbiologist KADİR GÜRBÜZ

6.WEEK BİYOMATERYALLER

ÇELİKLERİN VE DÖKME DEMİRLERİN MİKROYAPILARI

TEKNOLOJİSİ--ITEKNOLOJİSİ. Prof. Dr. İRFAN AY / Öğr. Gör. FAHRETTİN KAPUSUZ

Yoğun Düşük sürünme direnci Düşük/orta korozyon direnci. Elektrik ve termal iletken İyi mukavemet ve süneklik Yüksek tokluk Magnetik Metaller

Alümiyum Şekillendirme Teknolojileri

THE PRODUCTION OF AA5049 ALLOY SHEETS BY TWIN ROLL CASTING

ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ ISIL İŞLEMLERİNİN ESASI

BAZI ÖRNEKLER Soru 1 - Soru 2 -

şeklinde, katı ( ) fazın ağırlık oranı ise; şeklinde hesaplanır.

MMM 2011 Malzeme Bilgisi

2/13/2018 MALZEMELERİN GRUPLANDIRILMASI

1070-Al99,7. Kimyasal Kompozisyon (%) Kesme Dayanımı( kaynak yük yönünde) Uluslararası Standartlar. Ek bilgiler. Mekanik Dayanım. Kaynak Pozisyonları

Deformasyon yaşlanmasının AA7075 Alüminyum Alaşımının Mekanik Özelliklerine Etkisinin İncelenmesi

CALLİSTER FAZ DİYAGRAMLARI ve Demir-Karbon Diyagramı

Kaybolan Köpük Yöntemi Kullanılarak Al-Si Alaşımlarının Akışkanlığının İncelenmesi

ISIL İŞLEM VE YAŞLANDIRMA PARAMETRELERİNİN Al-Cu-Mg TOZ METALURJİSİ ALAŞIMINA ETKİLERİ

= σ ε = Elastiklik sınırı: Elastik şekil değişiminin görüldüğü en yüksek gerilme değerine denir.

IX NİKEL VE ALAŞIMLARININ KAYNAĞI

MalzemelerinMekanik Özellikleri II

Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. Pamukkale University Journal of Engineering Sciences

MUKAVEMET ARTIRICI İŞLEMLER

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ DEKANLIĞI DERS/MODÜL/BLOK TANITIM FORMU. Dersin Kodu: MMM 4038

Prof. Dr. Yusuf ÖZÇATALBAŞ. Malzeme Seçimi/ 1

FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİ HOŞGELDİNİZ

formülü zamanı da içerdiği zaman alttaki gibi değişecektir.

Faz dönüşümleri: mikroyapı oluşumu, faz dönüşüm kinetiği

INVESTIGATION OF AA 2024 ALUMINUM ALLOY WITH NATURAL AGİNG METHOD OF MECHANICAL PROPERTIES

SÜPER ALAŞIMLAR Prof.Dr.Ayşegül AKDOĞAN EKER Prof.Dr.Ayşegül AKDOĞAN EKER

KTÜ, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ DEKANLIĞI DERS/MODÜL/BLOK TANITIM FORMU. Dersin Kodu: MMM 2011

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 6 Sayı: 2 s Mayıs 2004

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ MÜDÜRLÜĞÜ DERS/MODÜL/BLOK TANITIM FORMU. Dersin Kodu: MME 5051

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ DEKANLIĞI DERS/MODÜL/BLOK TANITIM FORMU MALZEME BİLGİSİ. Dersin Kodu: MMM 2011

3. MALZEME PROFİLLERİ (MATERİALS PROFİLES) 3.1. METAL VE ALAŞIMLAR. Karbon çelikleri (carbon steels)

JOMINY DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Çelik Hasır Kaynak Elektrotları

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

Faz kavramı. Kristal yapılı malzemelerin iç yapılarında homojen ve belirli özellikler gösteren bölgelere faz (phase) adı verilir.

BARTIN ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ METALURJĠ VE MALZEME MÜHENDĠSLĠĞĠ MALZEME LABORATUARI I DERSĠ. YENĠDEN KRĠSTALLEġME VE ÇÖKELME SERTLEġMESĠ

Aluminyum Kaynak Telleri kataloğu

BASMA DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ. 1. Basma Deneyinin Amacı

ÇİNKO ALAŞIMLARI :34 1

NEDEN HONEYCOMB? Altıgen petek hücre yapısı sayesinde panellere uygulanan kuvvet veya enerjilerin homojen dağılımını sağlar.

MALZEME BİLGİSİ. Katı Eriyikler

KALAY ve ALAŞIMLARI 1

MMT310 Malzemelerin Mekanik Davranışı Mukavemet ve deformasyon özelliklerinin belirlenmesi - Çekme Testi

MMT209 Çeliklerde Malzeme Bilimi ve Son Gelişmeler 11 Yüksek sıcaklığa dayanıklı çelikler. Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir Güz Yarıyılı

Al 2024 Alaşımının Çökelme Sertleşmesi İşlemi Koşullarının Şekillendirilebilirliğe Etkisinin İncelenmesi

FARKLI ÇELİKLERE UYGULANAN DEĞİŞEN ISITMA HIZLARININ MEKANİK ÖZELLİKLERE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

1. AMAÇ Çeliklerde ısıl işlem yoluyla mikroyapı ve mekanik özelliklerin değişiminin incelenmesi

MALZEME BİLİMİ (DERS NOTLARI)

Fiziksel özellikler nelerdir? Mekanik Elektriksel Termal Manyetik Optik

KRİSTAL MALZEMELERİN DAYANIMLARININ ARTIRILMASI. Turgut GÜLMEZ

Malzeme Bilgisi Prof. Dr. Akgün ALSARAN. giriş Malzeme Bilimi

Transkript:

2xx SERİSİ ALÜMİNYUM ALAŞIMLARINDA Ag İLAVESİNİN MUKAVEMETE ETKİSİ Çağlar Yüksel 1, Özen Gürsoy 2, Eray Erzi 2, Derya Dışpınar 2 1 Yıldız Teknik Üniversitesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, Davutpaşa, İstanbul, 2 İstanbul Üniversitesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, Avcılar, İstanbul Anahtar Sözcükler: A206, A201, alüminyum alaşımları, ısıl işlem, Ag ÖZET Hafif alaşımlar grubuna giren alüminyum ve alaşımlarının otomotiv ve uçak endüstrisinde kullanımı oldukça yüksektir. Hafifliğin yanı sıra yüksek mukavemet özelliklerine sahip olan alaşım grupları arasında 2xx serisi olarak bilinen Al-Cu alaşımları yer almaktadır. Alüminyum içerisinde kısmi çözünürlük sınırı ağırlıkça %5 seviyelerinde olduğundan, mukavemet artışı için maksimum bu oranlarda Cu ilave edildiği durumlarda akma mukavemeti ve çekme mukavemeti sırasıyla 350 ve 400 MPa değerlerine ulaşmak mümkündür. Mukavemetin daha da arttırılması gerektiği durumlarda ise %1 seviyelerine kadar Ag ilavesi yapılır ve ekstra 80-90 MPa daha gerilim değerlerinde artış gözlemlenir. Ancak, Ag ilavesi yapıldığında alaşımın ısıl işlem şartlarında optimizasyon yapılması gerekmektedir. Bu doğrultuda, bu çalışmada 206 alaşımına yapılan Ag ilavesi ile maksimum mukavemeti sağlayan ısıl işlem parametresinin 530 C de 12 saat bekletme ve 200 C de 4 saat yaşlandırma ile elde edildiği tespit edilmiştir. 1. GİRİŞ Alüminyum, başlıca otomotiv olmak üzere, havacılık ve uzay, ambalaj ve paketleme, iletişim, ısı yalıtımı, dekorasyon ve daha pek çok alanda kullanılan bir metaldir. Alüminyum, kolay dökülebilirliği, iyi korozyon direnci, yüksek ısıl iletkenliği gibi özellikleri nedeniyle uygulamalarda tercih edilmektedir. Hafif metaller sınıfına giren alüminyum metalini cazip kılan temel özelliği alaşım elementlerinin ilavesi ile mukavemetinin yüksek seviyelere ulaşabilmesidir. Bakır, oldukça iyi katı eriyik oluşturduğundan alüminyum için çok önemli bir elementtir. Uygun ısıl işlem periyodu ile çökelti oluşturularak yüksek mukavemet değerlerine ulaşmak mümkündür. Al Cu faz diyagramında da görüldüğü gibi, bakırın alüminyum içerisinde maksimum eriyebildiği sıcaklık 548 C de % 5,65 dır [1] (Şekil 1).

Şekil 1: Al Cu faz diyagramı ve ısıl işlemi ile yapı değişimi [2]. Ağırlıkça % 4,6 Cu içeren 206 alüminyum alaşımının çökelme mukavemetlenmesi ısıl işlemi çözeltiye alma, su verme ve yaşlandırma olmak üzere 3 temel adımdan oluşmaktadır. İlk adım olan çözeltiye alma, solvüs çizgisinin üzerinde, 520 C civarında 12 saat bekletme işlemidir. Bu işlemde θ (CuAl2) fazının α fazı içerisinde tamamen eriyerek homojen α katı eriyiği oluşması hedeflenir. İkinci adımda çözeltiye alma sıcaklığından oda sıcaklığına hızlı bir şekilde inilecek şekilde su verme işlemi yapılır. Soğuma hızı, α katı eriyiği içerisindeki θ fazının difüzyonunu engelleyip α içerisinde hapsolmasını sağlayacak şekilde ayarlanır. α fazı, bu haliyle aşırı doymuş ve kararsız bir fazdır. Kararsız ve yüksek enerjili α fazı, enerjisini düşürmek amacıyla uygun kinetik şartları elde ettiği anda (sıcaklık ve zaman) θ fazını çökeltme eğilimindedir. Üçüncü adım olan yaşlandırma işlemi, solvüs eğrisi altındaki bir sıcaklıkta belli bir süre tutularak α fazından θ fazının çökelmesi işlemidir. Yaşlandırmanın doğal ya da suni olması sıcaklık parametrelerine bağlıdır. Oda sıcaklığında gerçekleşen yaşlandırma doğal, solvüs sıcaklığının altında bir sıcaklığa ısıtılarak gerçekleştirilen yaşlandırma ise suni yaşlandırmadır. Yaşlandırılan alüminyum bakır alaşımında GP (GP1) bölgeleri, θ fazı (GP2 bölgeleri), θ fazı ve θ (CuAl2) fazı olmak üzere dört ardışık yapı oluşmaktadır. Bu çökeltilerin ilki ilk kez 1938 de Guinier ve Preston tarafından x-ışınları ile incelenmiş olup GP bölgesi olarak adlandırılmıştır. Al Cu alaşımında çökelme ardışıklığı aşağıdaki gibi gösterilebilir: Aşırı doymuş α katı eriyiği GP bölgesi θ fazı θ fazı θ (CuAl 2 )fazı

Tablo 1: Al Cu sisteminde yarı-kararlı fazların kristal yapıları [3]. Faz Yapı Çap (Å) Kalınlık (Å) Uyumlu Matris GP - 80-100 4-6 {100} θ Tetragonal 100-1000 10-40 {100} θ HMT 100-6000 100-150 {100} θ HMT Sıcaklık ve zaman parametrelerine bağlı olarak oluşacak olan fazlar TTT (sıcaklıkzaman-dönüşüm) diyagramına bakılarak tespit edilebilir. İçyapıda gerçekleşen bu değişiklikler mekanik özelliklere yansır. İdeal mekanik özellikleri veren süre ve sıcaklık yaşlandırma işleminin optimum koşullarıdır (Şekil 2). a Şekil 2: TTT diyagramı (a) [4] ve değişen iç yapıya bağlı mekanik özelliklerin değişimini veren grafik (b) [5]. Uygulamalarda 2xx serisi döküm alaşımları olan 201 ve 206 oldukça tercih edilmektedir. Tablo 2 de de görülebileceği gibi 201 i kimyasal kompozisyon anlamında 206 dan farklı kılan Ag eklentisidir. Ağırlıkça %1 e kadar yapılabilen Ag ilavesi alaşımın mekanik özelliklerinde bazı değişimlere neden olmaktadır. 206 alaşımında yaşlandırma işlemi ile çekme mukavemetinde 420 MPa a ancak ulaşılabilirken gümüş ilavesi ile bu değer 80-90 MPa artış göstermektedir [6-7]. Tablo 2: 201 ve 206 alüminyum alaşımlarının kimyasal kompozisyonu. Alloy Cu Ag Si Mg Mn Ti Al 201 4,60 0,55 0,00 0,31 0,29 0,23 Kalan 206 4,45 0,00 0,01 0,26 0,28 0,25 Kalan b Ag ilavesi alaşımın ideal ısıl işlem parametrelerini de değiştirmektedir. Yapılan çalışmalarda 201 alaşımında en yüksek akma ve çekme mukavemetlerinin yaşlandırma işleminde daha yüksek sıcaklıkta ve daha kısa sürede elde edilebileceği görülmüştür [6-7].

Şekil 3: 206 alaşımının çekme test sonuçları Şekil 4: 201 alaşımının çekme test sonuçları

Yaklaşık ağırlıkça %4.5 civarında bakır içeren 201 ve 206 alaşımları, geleneksel olarak kademeli çözeltiye alma ısıl işlemine tabi tutulurlar. 510 o C de 2 saat bekletildikten sonra 530 o C de 14 ile 20 saat arası bekletilip, oda sıcaklığındaki suya atılarak su verme işlemi gerçekleştirilir ve daha sonra 150 o C de 20 saat bekletilerek yaşlandırmaya bırakılırlar ve böylelikle optimum mukavemet elde edileceği önerilmektedir. Fakat Din ve Campbell [6-7] 201 ve 206 ile yaptıkları çalışmalarında, 2 kademeli ısıl işlemin hem maliyet hem süre hem de uygulanabilirlik açısından uzun sürdüğünü ve aslında tek adımda en yüksek mukavemeti bu alaşıma kazandırabileceklerini düşünmüşlerdir. Deneysel olarak 530 o C de 12 saat tutmak ve ve su verme işleminden sonra 160, 200, 240, 280 ve 320 o C lerde yaşlandırma yaparak, en uygun ısıl işlem süre ve sıcaklığını tespit etmeye çalışmışlardır. Sonuç olarak, 160 o C de 16 saat ile 200 o C de 1 saat yaşlandırma arasında bir fark olmadığını göstermişlerdir. Bu doğrultuda, bu çalışmada da 530 o C çözeltiye alma sıcaklığı olarak seçilmiş ve 12 saat bekletildikten sonra 200 o C de 1 saat yaşlandırılan numunelere çekme testi yapılmıştır. Şekil 3 de görülebileceği gibi, 5 farklı dökümde her bir dökümde toplam 2 adet numune elde edilmiştir. Sonuç olarak 10 numune üzerinden yapılan bulgularda, 206 alaşımının ortalama akma mukavemetinin 285 MPa olduğu, çekme mukavemetinin ise 325 MPa olduğu tespit edilmiştir. Ağırlıkça %0.55 Ag ilave edilen 201 alaşımında ise akma mukavemeti 350 MPa iken çekme mukavemetinin 425 MPa değerlerine yükseldiği tespit edilmiştir. Şekil 6: Akma mukavemeti Weibull dağılımı

Her iki alaşımın istatistiksel olarak akma ve çekme mukavemetlerinin Weibull dağılımları ise Şekil 5 ve 6 da verilmiştir. Her iki alaşımın kıyaslaması yapılacak olunursa, görüldüğü gibi verilerin dağılımları 201 ve 206 için paralel olarak göze çarpmaktadır. Bu da deneysel olarak benzer seviye tekrarlanabilir ve güvenilir olduklarının bir ifadesidir. KAYNAKLAR Şekil 6: Çekme mukavemeti Weibull dağılımı 1. Smith, W. F., 2001, Aluminyum Bakır Alaşımları, Mühendislik Alaşımlarının Yapı ve Özellikleri, In: Erdoğan, M. (ed.), 9-6, Nobel Yayın Dağıtım, Kızılay, Ankara, ISBN: 975-591-297-5, 354-360. 2. http://www.totalmateria.com/page.aspx?id=checkarticle&site=ktn&nm=235, [Ziyaret tarihi: 28 Şubat 2016]. 3. Lumley, R., 2011, Fundamentals of Aluminium Metallurgy, Woodhead Publishing, Cornwall, BK, ISBN: 978-1-84569-654-2. 4. http://aluminium.matter.org.uk/content/html/eng/defult.asp?catid=70pageid=661166923, [Ziyaret tarihi: 01.03.2016]. 5. Callister W. D., Rethwisch D. G., 2012, Phase Transformation, Fundamentals of Material Science and Engineering An Integrated Approach, 11, John Wiley & Sons, 111 River Street, Hoboken, NJ, ISBN: 978-1-118-06160-2, 421-482.

6. Din, T., Campbell, J., 1996, High strength aerospace aluminium casting alloys: a comperative study, Materials Science and Technology, 12, 644-650. 7. Din, T., Rashid A. K. M. B., Campbell, J., 1996, High strength aerospace casting alloys: quality factor assessment, Materials Science and Technology, 12, 269-273.