Yaşlandırma süresinin Zn-27Al-1Cu alaşımının yapı ve mekanik özelliklerine etkisi
Effect of aging time on mi̇crostructure and mechanical properties of Zn-27Al-1Cu alloy
Yazar: FATİH ŞENASLAN
Danışman: DOÇ. DR. MURAT AYDIN
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada Zn-27Al-1Cu alaşımı kokil kalıba döküm yöntemi ile üretildi. Dökülmüş durumdaki alaşıma çözündürme, su verme sonrası farklı sürelerde yaşlandırma işlemi uygulandı.  Gerek dökülmüş gerekse ısıl işlem görmüş durumdaki alaşımın yapı ve mekanik özellikleri ile yorulma davranışları incelendi. Yapılan incelemeler sonucunda, Zn-27Al-1Cu alaşımının dökülmüş durumdaki içyapısının alüminyumca zengin α dendritleri ile bunları çevreleyen çinkoca zengin η ve ötektoid α + η fazları ve bakırca zengin ε fazından oluştuğu görüldü. Uygulanan ısıl işlem sonucunda dendritik yapının tamamen ortadan kalktığı, bunun yerini çinko ve bakırca zengin çökeltiler içeren ve alüminyumca zengin α tanelerinden oluşan bir içyapının aldığı gözlendi. Söz konusu ısıl işlemin genelde bu alaşımın sertlik ve çekme dayanımını artırdığı, süneklik ve tokluk değerlerini ise azalttığı belirlendi. Zn-27Al-1Cu alaşımından en yüksek yorulma ömrü 0,5 saat yaşlandırma işlemi sonrasında elde edildi. Bütün mekanik özelliklerin yorulma davranışı üzerinde etkili olduğu ancak yorulma performansının çekme dayanımından daha çok sünekliğe ve özellikle de tokluğa bağlı olduğu sonucuna varıldı. Yapılan korelasyonlar sonucunda gerek dökülmüş gerekse ısıl işlem görmüş durumdaki Zn-27Al-1Cu alaşımının yorulma davranışının Basquin bağıntısı ile ifade edilebileceği belirlendi. Bütün yorulma örneklerinin özellikle de ısıl işlem görmüş durumdaki alaşıma ait yorulma örneklerinin gevrek kırılma davranışı sergilediği görüldü.

Abstract:
In this study, Zn-27Al-1Cu alloy was produced by permanent mould casting. As-cast alloy aged at different periods after subjected to solution treatment and water quenching. The structural, mechanical and fatigue behavior of heat treated alloy and as-cast alloy were investigated. As a result of the researches, it was determined that the microstructure of as-cast Zn-27Al-1 Cu alloy consisted of aluminum-rich α dendrites surrounded by zinc-rich η and eutectoid α + η phase and copper-rich ε phase. The quench-ageing treatment removed the dendritic microstructure of the alloy and produced aluminum-rich α grained microstructure together with zinc-rich and copper-rich precipitates. As the hardness and tensile strength increased, ductility and toughness values decreased with the heat treatment. The longest fatigue life was obtained from the Zn-27Al-1Cu alloy after 0.5 hour aging time. It has been concluded, all the mechanical properties have considerable effect on fatigue behavior. However fatigue performance mostly depends on the ductility and especially toughness. It was also found that Basquin's equation could be used to express the fatigue behaviour of Zn-27Al-1Cu alloy in both as-cast and in heat treated states. All the fatigue samples, especially the heat treated fatigue samples showed brittle fracture behavior.