AlSi11 alaşımında yeni nesil tane incelticileri kullanarak yapı ve özelliklerin iyileştirilmesi
Improvement of structure and properties of AlSi11 alloy using new generation grain refiners
Yazar: RABİA ŞEVVAL AKAN
Danışman: DOÇ. DR. MUHAMMET ULUDAĞ
Bursa Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Alüminyum-Silisyum alaşımları sahip oldukları düşük ağırlık, iyi dökülebilirlik, düşük maliyet ve mekanik özellikleri sayesinde sıklıkla tercih edilmektedir. Sahip oldukları yüksek mukavemet, aşınma direnci ve korozyon direnci özellikleri nedeniyle otomotiv veya uçak uygulamalarında geniş kullanım alanı bulmaktadırlar. Alüminyum alaşımlarında tane inceltici ilavesi ile birlikte mekanik özellikler iyileştirilebilmektedir. Tane boyutunun inceltilmesi sonucunda yüksek mukavemet, iyi aşınma dayanımı ve tokluk sağlanabilmektedir. Aynı zamanda, ince tane boyutu homojen bir mikroyapıya olanak sağlamaktadır. Bu durumda gözenek oluşumu ve segregasyon engellenmekte ve korozyon dayanımı iyileştirilmektedir. Tane inceltme işleminin mekanik özellikler üzerindeki etkisi ikinci faz partiküllerinin dağılımını değiştirmesinden kaynaklanmaktadır. Alüminyum alaşımlarında tane inceltme işlemi için geleneksel olarak Titanyum (Ti) ve Bor (B) elementleri kullanılmaktadır. Ti elementi alaşıma ilave edildiğinde alüminyum ile TiAl3 bileşiği oluşturmakta ve sıvı alüminyumda heterojen çekirdeklenme noktaları meydana getirmektedir. Günümüzde yeni nesil tane incelticilerin kullanımı üzerine de araştırmalar yapılmaktadır. Niyobyum (Nb) – Bor (B) alaşımları yeni nesil tane inceltici olarak kullanılmaktadır. Al3Nb ve NbB2 alaşımlarının kafes yapılarının Al3Ti ve TiB2 alaşımları ile çok yakın olması bu alaşımlara tane inceltici adayı olabilmesi için avantaj sağlamaktadır.
Gerçekleştirilen tez çalışmasında, AlSi alaşımına geleneksel ve yeni nesil tane incelticiler olmak üzere farklı parametrelerde tane inceltici ilaveleri yapılmıştır. İlaveler sonrasında, ilavesiz ve ilaveli alaşımların mikroyapı, sertlik, aşınma, çekme, akma, %uzama özellikleri karşılaştırılmıştır. Ek olarak, bifilm hesaplamaları ile sıvı metal kalitesi değerlendirilmiştir.

Abstract:
Aluminum-Silicon alloys are frequently preferred due to their low weight, good castability, low cost and mechanical properties. Due to their high strength, wear resistance and corrosion resistance properties, they are widely used in automotive or aircraft applications. Mechanical properties can be improved with the addition of grain refiners in aluminum alloys. As a result of grain size refinement, high strength, good wear resistance and toughness can be achieved. At the same time, the fine grain size allows for a homogeneous microstructure. This prevents pore formation and segregation and improves corrosion resistance. The effect of grain refinement on mechanical properties is due to the change in the distribution of second phase particles. Titanium (Ti) and Boron (B) have traditionally been used for grain refinement in aluminum alloys. When Ti is added to the alloy, it forms a TiAl3 compound with aluminum and creates heterogeneous nucleation points in liquid aluminum. Today, research is also being conducted on the use of new generation grain refiners. Niobium (Nb) - Boron (B) alloys are used as new generation grain refiners. The fact that the lattice structures of Al3Nb and NbB2 alloys are very close to Al3Ti and TiB2 alloys gives these alloys an advantage to be a grain refiner candidate.
In the thesis study, grain refiners were added to AlSi alloy at different parameters, including conventional and new generation grain refiners. After the additions, microstructure, hardness, wear, tensile, yield and elongation properties of the non-added and added alloys were compared. In addition, liquid metal quality was evaluated by bifilm calculations.
Aluminum-Silicon alloys are frequently preferred due to their low weight, good castability, low cost and mechanical properties. Due to their high strength, wear resistance and corrosion resistance properties, they are widely used in automotive or aircraft applications. Mechanical properties can be improved with the addition of grain refiners in aluminum alloys. As a result of grain size refinement, high strength, good wear resistance and toughness can be achieved. At the same time, the fine grain size allows for a homogeneous microstructure. This prevents pore formation and segregation and improves corrosion resistance. The effect of grain refinement on mechanical properties is due to the change in the distribution of second phase particles. Titanium (Ti) and Boron (B) have traditionally been used for grain refinement in aluminum alloys. When Ti is added to the alloy, it forms a TiAl3 compound with aluminum and creates heterogeneous nucleation points in liquid aluminum. Today, research is also being conducted on the use of new generation grain refiners. Niobium (Nb) - Boron (B) alloys are used as new generation grain refiners. The fact that the lattice structures of Al3Nb and NbB2 alloys are very close to Al3Ti and TiB2 alloys gives these alloys an advantage to be a grain refiner candidate.
In the thesis study, grain refiners were added to AlSi alloy at different parameters, including conventional and new generation grain refiners. After the additions, microstructure, hardness, wear, tensile, yield and elongation properties of the non-added and added alloys were compared. In addition, liquid metal quality was evaluated by bifilm calculations.