Eş kanallı açısal ekstrüzyon işleminin Zn-60Al ve Zn-60Al-2Cu alaşımlarının yapısal mekanik ve aşınma özelliklerine etkisi
Effect of equal channel angular extrusion process on microstructural, mechanical and wear properties of Zn-60Al and Zn-60Al-2Cu alloys
Yazar: ONUR SARAY
Danışman: YRD. DOÇ. DR. GENÇAĞA PÜRÇEK
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Aşınma = Wear ; Mekanik özellikler = Mechanical properties

Özet:
Kokil döküm yöntemiyle üretilen Zn-60Al ve Zn-60Al-2Cu alaşımlarına değişik rota (Rota-Ave Rota-Bc) ve paso sayılarında (1, 2 ve 4 paso) eş kanalda açısal ekstrüzyon (EKAE) işlemiuygulandı. Uygulanan EKAE işleminin alaşımların yapısal, mekanik (sertlik, mukavemet, süneklikve tokluk) ve aşınma özellikleri üzerindeki etkileri sistematik bir şekilde incelendi.Zn-60Al ve Zn-60Al-2Cu alaşımlarının EKAE işlemi öncesi dökülmüş durumdaki içyapılarıalüminyumca zengin ?-dendritleri ile bu dendritleri çevreleyen ?+? ötektoid karışım bölgelerindenoluşmaktadır. Zn-60Al-2Cu alaşımının içyapısında ise bakır katkısından dolayı dendritler arasıbölgelerde çökelen ??fazı da bulunmaktadır. Uygulanan EKAE işlemi alaşımların içyapısınıetkileyerek dendritik yapının tamamen kaybolmasına, katılaşma sırasında oluşan mikro-gözenek veyapısal homojensizliklerin büyük oranda giderilmesine ve uygulama rotasına bağlı olarak fazlarınincelerek yönlenmesine neden olmaktadır.Zn-60Al ve Zn-60Al-2Cu alaşımına uygulanan bir pasoluk EKAE işlemi söz konusualaşımların çekme ve akma mukavemetini artırmaktadır. Ancak, bundan sonra uygulanan EKAEişleminde artan paso sayısıyla alaşımların mukavemet değerleri azalmaktadır. Bu azalma Zn-60Alalaşımında daha etkili olarak ortaya çıkmaktadır. Bu azalmaya rağmen, bakır içeren alaşımda 4 pasosonrası elde edilen mukavemet değerleri hala dökülmüş durumda elde edilen değerlerden yüksektir.Uygulanan EKAE işlemi, söz konusu alaşımların süneklik ve tokluk değerlerini artırmaktadır. Budurum, alaşımlara uygulanan EKAE işlemi ile döküm yapısının ortadan kalkması, yapısal incelmeve deformasyona bağlı homojenizasyon etkilerine dayandırılarak açıklanmaktadır. Öte yandan,uygulanan EKAE işlemi alaşımların sertlik değerlerini azaltmaktadır. Zn-60Al-2Cu alaşımınaRota-A'da uygulanan EKAE işlemi, söz konusu alaşımın aşınma davranışını iyileştirmektedir. Buiyileşme artan yüzey basıncı ve kayma mesafesiyle daha belirgin olarak ortaya çıkmaktadır.Dökülmüş durumda gevrek bir özellik sergileyen Zn-60Al ve Zn-60Al-2Cu alaşımları,uygulanan EKAE işlemi ile mukavemet değerlerinde önemli bir azalma olmadan sünek ve tokmalzemeler haline gelmektedir.Anahtar Kelimeler: Eş Kanallı Açısal Ekstrüzyon, aşırı plastik deformasyon, Zn-Al esaslıAlaşımlar, Mekanik Özellikler, Aşınma

Abstract:
In this study, Zn-60Al and Zn-60Al-2Cu alloys were produced by permanent mouldcasting. After casting, equal channel angular extrusion (ECAE) was applied by usingRoute-A and Route-Bc up to four passes. Effect of ECAE parameters (Route and passnumber) on structural, mechanical and wear properties were examined systematically.Microstructure of Zn-60Al consists of Al-rich ?? dendrites and Zn-rich eutectoid?+? phase. Microstructure of Zn-60Al-2Cu alloy composed of the same phases ofZn-60Al alloy and also Cu-rich ??phase due to copper addition precipitated inter-dendriticregions. The ECAE led to elimination of dendritic structure and elongated and fragmentedmicroconstituents occurred depending on processing route and number of passes.Strength values of the alloys after one-pass ECAE increased and then decreased byincreasing the number of passes. This effect is more pronounced in binary Zn-60Al alloy.After four-pass-ECAE in both routes, the strength values obtained from ternary Zn-60Al-2Cu alloy are higher than those obtained from the alloy in the as-cast sate. Ductility andtoughness of the alloys increased with increasing the number of ECAE passes in bothprocessing routes due to the elimination of dendritic structure and structural defects,structural refinement and strain induced homogenization. The ECAE process generallyimproved the wear behavior of the Zn-60Al-2Cu alloy and this effect was found to be moreeffective in operation conditions of higher applied pressure and longer sliding distance.Brittleness which is the major drawback of as-cast alloys was overcame by appliedECAE process without considerable decrease in strength values of Zn-60Al alloy and withincrease in strength values of Zn-60Al-2Cu alloy.Key Words: Equal Channel Angular Extrusion, Severe Plastic Deformation, Zn-Al BasedAlloys, Mechanical Properties, Wear