Farklı ısıl işlemler uygulanmış 60XX alüminyum alaşımlarının mekanik özelliklerinin deneysel ve teorik olarak incelenmesi
Theoretical and experimental investigation of different heat treatment parameters' effects on mechanical properties of 60XX aluminium alloy
Yazar: UFUK RAMAZAN UĞURLU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKHAN SUR
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Alüminyum alaşımları = Aluminum alloys ; Ekstrüzyon = Extrusion ; Isıl işlem = Heat treatment ; Mekanik özellikler = Mechanical properties ; Metal malzemeler = Metal materials ; Mikroyapı = Microstructure

Özet:
Bu çalışmada, direkt ekstrüzyon yöntemiyle imal edilmiş 6060 alüminyum alaşımlı profiller 530°C'de çözeltiye alma ve hava ile soğutma proseslerinin ardından farklı sürelerde ve sıcaklıklarda yaşlandırılarak, yaşlandırma prosesindeki zaman-sıcaklık değişkenlerinin malzemenin mekanik özellikleri ve mikroyapısına etkileri incelenmiştir. Alaşımın kimyasal içeriği TS EN 573-3 :2008 standardında belirtilen kompozisyona uygun şekilde üretilmiştir. Profil olarak otomotiv endüstrisinde çarpışma kutusu (crashbox) olarak tercih edilen Ø105x2 mm dairesel ve 80x80x2 mm kare profiller tercih edilmiştir. Yaşlandırma deney tasarımı; 160°C , 180°C ve 200°C'lerde 4, 6 ve 8 saat parametreleri ile oluşturulmuştur. Belirlenen sürelerde, belirlenen sıcaklıklar uygulanan malzemelere basma, çekme testleri ve mikroyapı kontrolleri uygulanmıştır. Mikroyapı kontrolleri sonucunda her iki profilin malzeme tane boyutlarında dikkate değer bir değişim gözlemlenmemiştir. Akma ve çekme mukavemetleri incelendiğinde her iki profil için en iyi değerlere 180°C – 8 saat yaşlandırma uygulanan numunelerde ulaşıldığı gözlemlenmiştir. Basma testi sonucunda elde edilen enerji absorbe edebilme yeteneğinin her iki profilde en yüksek değerlere 200°C – 4 saat yaşlandırma uygulanan numunelerde ulaşılmıştır. Basma ve çekme testleri sonucunda, basma testi sırasında numunede yırtık oluşumu gözlemlemeyen; çekme testleri sonucunda elde edilen akma ve çekme mukavemeti değerlerinde TS EN 755-2 :2009 normuna göre minimum 150 MPa akma mukavemeti değerini karşılayan optimum yaşlandırma parametrelerinin hem kare hem de dairesel profil için 160°C – 6 saat olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, the effects of time-heat parameters in the age hardening process on mechanical properties and microstructure of extruded 6060 aluminium alloy profiles manufactured by direct extrusion method which by age hardening at different heats and time periods were investigated. Before age hardening, profiles were solution age hardened at 530°C and air cooled respectively. Chemical composition of alloy align with the requirements of TS EN 573-3 :2008 specification. Ø105x2 mm circular and 80x80x2 mm rectangular profiles which are used as crashbox in automotive industry are used for experiments. Experimental age hardening design was created with 160°C, 180°, 200°C and 4, 6 and 8 hours parameters. Compression and tensile tests, microstructure control were applied to profiles afterwards exposing determined heats in determined time periods.   As a result of microstructure controls, no remarkable change was observed in the material grain sizes of both profiles.  When the yield and  tensile strengths were examined, it was observed that the best values for both profiles were achieved in the samples age hardened at 180°C - 8 hours. The highest values of the energy absorbing  ability obtained  as a result of compression test in both profiles  were reached in the  samples age hardened at  200°C - 4 hours. As a result of the compression and tensile tests, no tear formation was observed in the sample during compression test;  in the yield and  tensile strength  values which meet the minimum 150 MPa yield strength value according to the  TS EN 755-2:2009 norm obtained  as a result of tensile tests, it was determined that the optimum age hardening parameters are 160°C - 6 hours for both square and circular profiles.