Hızlı katılaştırılmış Al-%(2,5-5-7,5) Mg alaşımlarının üretilmesi ve üretilen numunelerin yapı, fiziksel, elektriksel ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Production of rapidly solidfied Al-(2,5-5-7,5)wt0/0Mg alloys and investigation of structure, physical, electrical and mechanic properties of produced samples
Yazar: TUNCAY KARAASLAN
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA KESKİN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 1998
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Elektriksel özellikler = Electrical properties ; Fiziksel özellikler = Physical properties ; Hızlı katılaştırma = Rapid solidification ; Magnezyum alaşımları = Magnesium alloys ; Mekanik özellikler = Mechanical properties

Özet:
ÖZET İkili Al-Mg alaşımları, melt spinning (MS) metoduyla hızlı katılaştırıldı. %99.99 saflıktaki Al ve Mg metalleri grafit pota içerisinde vakum altında eritilerek Al-Mg (Al-%2.5Mg, Al- %5Mg, Al-%7.5Mg) alaşımının üç farklı bileşimi hazırlandı. Hızlı katılaştırma için MS metoduna dayanan deney sistemi hazırlandı. Normal katılaştırılan alaşımlar parçalandı, parçalar tek tek grafit pota içerisinde eritilerek argon gaz basıncı ile dönme hızı 30 m/s veya 32 m/s ve 35 m/s veya 37 m/s olan pirinç disk üzerine düşürülerek 54 -109 um kalınlığında, 0.5-4 mm genişliğinde ve 5-400 cm uzunluğunda hızlı katılaştırılmış şeritler üretildi. Disk hızının artmasıyla hızlı katılaşmış şeritlerin kalınlıklarının azaldığı bulundu. X-ışınları çalışmaları, Rigaku D-Max I1IC difraktometresi ile nikel filtre kullanılmış Cuku ışını ile yapıldı. Üç farklı Al-Mg alaşımı ve şeritlerinin kristal yapısı FCC olarak bulundu. Mikrosertlik ölçümleri Olympus Vickers Mikrosertlik test cihazıyla ingot numunelerde 10 g ve şeritlerde 2.5 g'lık yük kullanılarak yapıldı. Kaydedilen bütün mikrosertlik değerleri beş ölçüm sonucunun ortalamasıdır. Şeritlerin mikrosertliklerinin diskin dönme hızına bağlı olduğu bulundu. Disk hızına paralel olarak şeritlerin mikrosertlik değerlerinin artığı ve alaşımların mikrosertlik değerlerinden daha büyük olduğu görüldü. Hızlı katılaştırma mikroyapı inceleme çalışması JEOL JSM 5400 SEM (tarama elektron mikroskobu) ve Olympus BH2 optik mikroskobu (OM) kullanılarak yapıldı. Kaba tanecik ölçüleri, artan disk hızı veya soğutma hızıyla azaldı. Mikroyapı, Al matriks elemanı içerisinde homojen şekilde dağılmış küçük Mg parçacıklarından oluşmuştur. Şeritlerin mikroyapısındaki Mg parçacıkları ölçüsü, ingot alaşımların mikroyapılarındaki parçacık ölçüleriyle mukayese edildiğinde çok çok küçüktür. Fazların kimyasal bileşimleri SEM'e takılı Voyager EDS (enerji dağılım x-ışını analiz) kullanılarak alındı. EDS spektrumları kaydedildi. EDS piklerinden, kristal taneciklerin Mg ve Al içerdiği bulundu. Şeritlerin erime noktaları (Te), Du Pont 910 DSC (diferansiyel taramalı kalorimetre) ve Shimatzu DT-40 DTA (diferansiyel termal analiz) kullanılarak gözlendi. Şeritlerin yeniden eritilmesi 10°C/dak'lık sabit ısıtma hızıyla yapıldı. DSC çalışması, 8.9 mg numune standart Alüminyum kefe içerisinde 150 °C'den 400°C'ye kadar ısıtılarak yapıldı. DTA çalışması, 11.6 mg numune, standart platin kefe içerisinde 25°C'den 900°C'ye kadar ısıtılarak yapıldı. DTA piklerinden, alaşımlar için erime sıcaklığı Te, 637° ve 659°C arasında bulundu. Şeritlerin elektriksel özellikleri dört prob D.A. tekniği kullanılarak incelendi. Şeritlerin elektriksel dirençlerinin, dönme hızına ve Mg bileşimine bağlı olduğu bulundu. Diğer taraftan, şeritlerin elektriksel dirençleri artan Mg miktarı ile arttığı gözlendi.

Abstract:
ABSTRACT Binary Al-Mg alloys have been rapidly solidified by the melt spinning (MS) process. Three different compositions Al-Mg (Al-2.5wt%Mg, Al-5wt%Mg, Al-7.5wt%Mg) alloys were manufactured by melting 99.99% Al and Mg metals in a graphite crucible under vacuum. The experimental system for the rapid solidification was constructed based on the MS method. The ingot were sectioned, induction re-melted in graphite crucible ejected by argon pressure onto a brass disk rotating at a surface velocity of 30m/s or 32 m/s and 35 m/s or 37 m/s to produce rapidly solidified ribbons having a thickness of 54 urn to 109 urn, width of 0.5 mm to 4 mm and long of 5 cm to 400 cm. It is found that an increase in disk speed brings about a decrease in thickness of the melt-spun ribbons. X-ray diffraction (XRD) studies were performed on a Rigaku D-Max- IIIC diffractometer using Cu Ka radiation with a nickel filter. Crystal structure of all three Al-Mg alloys and ribbons were found to be FCC. Microhardness measurements were performed using an Olympus Vickers Microhardness Tester and a 10 g and 2.5 g loads were used for ingot samples, ribbons respectively. All the reported microhardness values are the average of at least five individual measurements. It was found that microhardness of ribbons depends on the disk speed. Microhardness of the ribbons increases with disk speed and It was observed that its microhardness higher than the microhardness of the ingot alloys. The rapidly solidified microstructures have been studied by JEOL JSM 5400 scanning electron microscopy (SEM) and Olympus BH2 Optical microscopy (OM). Mean grain sizes decrease with increasing disk speed or cooling rate. The microstructure consisted of small Mg particles homogeneously distributed throughout a matrix of Al. The Mg particle size in the microstructure of the ribbons is too small to compare with particle size in the microstructure of the ingot alloys. Chemical composition of the phases was obtained with the aid of a Voyager energy dispersive X-ray analyser (EDS) attached to the SEM. EDS spectra have been recorded. It was found that the crystalline grains contain Mg and Al by the EDS curves. The melting point Tm of the ribbons were obtained using a Du Pont 910 differential scanning calorimeter (DSC) and a Shimadzu DT-40 differential thermal analyser (DTA). The re-melting of the ribbons were carried out at a constant heating rate of 10 °C/min. 8.9 mg sample was used in standard Al pan and the temperature scanned over a range from 150 °C to about 400 °C for DSC. 1 1.6 mg sample was used in standard platinum pan and the temperature scanned over a range from 25 °C to about 900 °C for DTA. The melting temperature Tm is found to be between 637°C and 659°C for the alloys from the DTA curves. Electrical resistivity properties of ribbons were performed using the four probe D.C. technique. It was found that electrical resistance of ribbons depends on the rotation speed and composition of Mg. On the other hand, it was observed that electrical resistance of ribbons increases with increasing Mg.