Çinko-alüminyum esaslı alaşımların değişik ortamlardaki yorulma davranışlarının incelenmesi
Investigation of fatigue behaviour of zinc-aluminum based alloys in different environments
Yazar: MURAT AYDIN
Danışman: PROF.DR. TEMEL SAVAŞKAN
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2001
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Basquin kanunu = Basquin law ; Korozyon = Corrosion ; Yorulma davranışı = Fatigue behavior ; Çinko-alüminyum alaşımları = Zinc-aluminum alloys

Özet:
ÖZET Farklı kimyasal bileşimlere sahip bir dizi ikili çinko-alüminyum ve üçlü çinko- alüminyum-bakır alaşımı kokil döküm yöntemiyle üretildi ve üçlü alaşımlardan bazılarına yaşlandırma işlemi uygulandı. Üretilen alaşımların iç yapısı ışık ve elektron mikroskopları ile incelendikten sonra sertlik, çekme dayanımı ve kopma uzaması değerleri yapılan mekanik deneyler yardımıyla ölçüldü. Bu çalışma için imal edilen bir dönel eğmeli yorulma deney makinası yardımıyla söz konusu alaşımların hava, tuzlu su (%3,5 lik NaCl çözeltisi) ve asit çözeltisi (%1'lik HC1) ortamlarındaki gerilme-çevrim sayısı eğrileri elde edilerek, kimyasal bileşim ve çalışma ortamının bu alaşımların yorulma davranışına etkileri belirlendi. Yapılan incelemeler sonucunda, korozyon ortamlarının çinko-alüminyum alaşımlarının yorulma dayanımı ve yorulma ömrünü önemli ölçüde düşürdüğü ve özellikle HC1 sulu çözelti ortamının bu alaşımların yorulma davranışları üzerinde tuzlu su ortamından daha etkili olduğu görüldü. Hava ortamında en yüksek yorulma ömrü en yüksek çekme mukavemetine sahip ZnA140Cu2 alaşımından elde edilirken, en düşük yorulma ömrü en düşük sertlik ve mukavemet değerine sahip ZnA120 alaşımından elde edildi. Çinko-alüminyum alaşımlarının yorulma dayanımı ve yorulma ömrünün hava ortamında artan alüminyum oram ile arttığı, korozyon ortamlarında ise alüminyum oranı arttıkça azaldığı görüldü. Bakır katkısının sözü edilen alaşımların hava ortamındaki yorulma özelliklerini iyileştirdiği, ancak belirli bir değerin (%2) üzerindeki bakır katkısının bu alaşımların yorulma davranışını olumsuz etkilediği belirlendi. Diğer taraftan bakır katkısının korozyon ortamında söz konusu alaşımların yorulma davranışını fazla etkilemediği görüldü. Ayrıca, ısıl işlem uygulanan üçlü alaşımların sertlik ve mukavemeti önemli ölçüde artarken, yorulma özelliklerinin fazla değişmediği gözlendi. Yapılan korelasyonlar sonucunda çinko-alüminyum alaşımlarının kimyasal bileşimi ile yorulma özellikleri arasında doğru denklemleriyle ifade edilebilen ilişkiler olduğu görüldü. Ayrıca, söz konusu alaşımların hava, tuzlu su ve asidik çözelti ortamlarındaki yorulma davranışlarının Basquin bağıntısı ile ifade edilebileceği belirlendi Anahtar Kelimeler: Çinko-Alüminyum Alaşımları, Yorulma Davranışı, Yorulma Ömrü, Korozyonlu Yorulma, Basquin Bağıntısı.

Abstract:
SUMMARY Investigation of Fatigue Behavior of Zinc- Aluminum Based Alloys In Different Environments A series of binary zinc-aluminum and ternary zinc-aluminum-copper alloys were produced by permanent mould casting. Two of the ternary alloys were heat-treated by aging at 100°C. The microstructure of the alloys was examined using optical and electron metalography. Hardness, tensile strength and total elongation of the alloys were determined by hardness measurements and tensile testing. Fatigue properties of the alloys were investigated in air, salt water (3.5% NaCl solution) and acid solution (1% HC1) using a rotating beam fatigue machine which was designed and built for this work. As a result of this work the effect of chemical composition and corrosive environments on the fatigue behavior of the alloys was determined. The fatigue strength and fatigue life of the zinc-aluminum alloys were found to be very sensitive to corrosive environments. However the acid solution was found to be more effective on the fatigue behavior of the alloys than the salt water. The highest fatigue strength was obtained with the ZnA140Cu2 alloy while the binary ZnA120 alloy exhibited the lowest fatigue strength among the alloys in air. The fatigue strength and fatigue life of the alloys increased with increasing aluminum content in air, but in corrosive environments they decreased with increasing aluminum content. It was also found that addition of copper up to 2% increased the fatigue strength and fatigue life of the ZnA140 alloy in air. However, above this level fatigue strength of the ternary alloys decreased with increasing copper content. On the other hand, the copper addition had a little effect on the fatigue behavior of the alloys in corrosive environments. Although the heat treatment increased the hardness and tensile strength of the ternary alloys greatly, it was found to be not effective on the fatigue behavior of them. The relationships between the fatigue properties and chemical composition of the alloys were found to be expressed by linear equations. It was also found that Basquin's law can be used to express the fatigue behavior of the zinc-aluminum alloys in the environments used. Key Words: Zinc-Aluminum Alloys, Fatigue Behavior, Fatigue Life, Corrosion Fatigue, Basquin's Law. VI