EN AW-6082 alüminyum alaşımında soğuma hızının mikroyapı ve mekanik özelliklere etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of cooling rate on microstructure and mechanical properties of EN AW-6082 aluminum alloy
Yazar: ALEYNA GÜMÜŞSOY
Danışman: DOÇ. DR. ELİF UZUN KART ; DR. EMRAH FAHRİ ÖZDOĞRU
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Isıl işlem = Heat treatment ; Malzeme bilimi = Material science

Özet:
Bu çalışmada, otomotiv endüstrisinde önemli bir kullanım alanına sahip olan EN AW 6082 alüminyum alaşımında, çözeltiye alma ısıl işleminin ardından uygulanan farklı soğuma hızlarının malzemenin mikroyapı ve mekanik özellikleri üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Numuneler, 560°C'de 3 saat çözeltiye alma sonrası Jominy alın su verme testi ile su, sprey su ve fırın ortamlarında soğutulmuştur. Farklı hızlarda soğutulan numunelerde gerçekleşen çözünme ve çökelme reaksiyonları diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC), X-Işınları difraksiyonu (XRD), optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskobu (SEM-EDS) kullanılarak karakterize edilmiştir. Alaşımın maksimum sertleşme davranışını incelemek amacıyla uygulanan yaşlandırma işlemi 180°C'de, 10 saat süre boyunca gerçekleştirilmiştir. Yaşlandırma sonrası numunelerin sertlik ve elektrik iletkenliği değerleri ölçülerek soğuma hızı, mikroyapı ve mekanik özellik arasındaki ilişki belirlenmiştir. Yapılan çalışmaların sonucunda Jominy alın su verme testinin alaşımın soğuma hızına bağlı özellik değişimlerini incelemek için etkili bir yöntem olduğu görülmüştür. Farklı hızlarda soğutulan numunelere uygulanan yaşlandırma ısıl işlemi sonucunda soğuma hızının artmasıyla sertlik değerinin de arttığı, bununla birlikte elektrik iletkenliği değerinin düştüğü görülmüştür. Sertlik ve elektrik iletkenliği değişiminin çökelti oluşumu, sayısı ve boyutuyla ilişkili olduğu tespit edilmiştir. Hızlı soğuma etkisiyle oluşan ve tane içerisinde çökelen Mg-Si esaslı ß'' Mg5Si6 çökeltileri, malzemede sertlik artışını sağlamıştır. Yavaş soğuma etkisiyle tane içlerinde ve tane sınırlarında kaba formda çökelen ß-Mg2Si çökeltilerinin ise alaşımın sertlik değerini düşürerek, mekanik özellikleri olumsuz yönde etkilediği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
EN AW-6082 aluminum alloys are widely used in automotive industry. In this study, effect of cooling rate that applied after solution heat  on the microstructure and mechanical properties of EN AW-6082 aluminium alloy. The samples were solution heat treated at 560°C for 3 hours and subsequently quenched in water, spray water and furnace medias by using Jominy end quench test method. The dissolution and precipitation reactions that occurs depending on different cooling rates were characterized by using differential scanning calorimetry (DSC), X-Ray diffraction ( XRD), optical microscopy and scanning electron microscope (SEM-EDS). The aging process was performed at 180°C for 10 hours to examine the maximum hardening behaviour of the alloy. Hardness and electrical conductivity measurements were performed after aging and the relationship between cooling rate, microstructure and mechanical properties were identified. According to the investigations, it is observed that the Jominy end quench test is an effective method to study alloys' properties depending on different cooling rates. As a result of the aging heat treatment, it is concluded that the hardness values are increased with increasing cooling rate, while the electrical conductivity value decreased. It was determined that the change in hardness and electrical conductivity after aging is related to the precipitate formation, number and size. Precipitation of Mg-Si based ß''-Mg5Si6 precipitates inside the grain due to the rapid cooling increased hardness. It is also concluded that ß-Mg2Si phases precipitated inside the grain and grain boundaries in a coarse form due to the slow cooling. ß-Mg2Si phase decreased the hardness of the alloy and adversely affected the mechanical properties.