Basınçlı dökümde AM50 magnezyum alaşımına Ce ilavesinin mikroyapısal ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of microstructural and mechanical properties of AM50 magnesium alloy with addition Ce on die casting
Yazar: FARUK MERT
Danışman: PROF. DR. AHMET ÖZDEMİR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Endüstride kullanılan mühendislik malzemeleri içerisinde hafifliği ve taşıt ağırlığını azaltarak zararlı gaz salınımlarını düşürücü etkileri dolayısıyla magnezyum ve alaşımlarına olan ilgi otomotiv ve havacılık sektörlerinde hızla artmıştır.
Bu çalışmada, Mg-Al-Mn alaşımlarından olan ve yaygın kullanılan AM50 alaşımına, farklı oranlarda (ağırlıkça %0,5 ve %1 oranında) seryum (Ce) ilave edilmiştir. Elde edilen alaşımlar 680 °C?de farklı piston hızlarında (3 m/s, 4 m/s, ve 5 m/s) basınçlı döküm yöntemiyle şekillendirilmiştir. AM50 alaşımına Ce ilavesi ve farklı piston hızlarının mikroyapı, mekanik özellikler ve korozyon davranışı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Optik mikroskop (OM), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve X-ışınları difraksiyonu (XRD) ile mikroyapı karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Sertlik, çekme ve basma testleri yapılarak mekanik özellikler tespit edilmiştir. Korozyon davranışı; hidrojen oluşumu, ağırlık kaybı ve elektrokimyasal test sonuçlarıyla değerlendirilmiştir. Ayrıca bilgisayar destekli basınçlı döküm analizleri yapılmış, teorik hesaplamalar ile de kıyaslanmıştır.
Basınçlı döküm yöntemiyle AM50 alaşımının şekillendirilmesinde, 5 m/s piston hızının daha iyi mekanik özellikler sağladığı tespit edilmiştir. Artan piston hızı mekanik özelliklerin iyileşmesini sağlamıştır. Ayrıca AM50 alaşımında Ce ilavesiyle tane boyutunun küçüldüğü ve Al11Ce3 fazının oluştuğu tespit edilmiştir. Tane boyutunun küçülmesi ile birlikte oluşan yeni faz AM50 alaşımının yüksek sıcaklık dayanımını artırmıştır. Al11Ce3 fazı, yapı içerisindeki Mg17Al12 fazının miktarını azaltmış, böylelikle korozyon hızının düştüğü tespit edilmiştir. Ağırlıkça %1 Ce ilaveli AM50 alaşımının 5 m/s piston hızı ile basınçlı dökümü yapıldığında, AM50 alaşımına göre daha iyi mekanik özellikler ve korozyon direnci sağladığı sonucuna varılmıştır. Bilgisayar destekli basınçlı döküm analizinden ve teorik hesaplamalardan elde edilen bulgular ile deneysel bulgular iyi derecede uyumluluk göstermiştir.

Abstract:
Inside of engineering materials used in industry, interest for magnesium alloys has been increasing in automotive and aviation sectors due to lightness and less harmful gas emissions effects by reduced car weight.
In this study, AM50 magnesium alloy, which is from Mg-Al-Mn family and widely used in industry, has been used and in different amounts (wt. 0.5 % and wt.1 %) cerium (Ce) was added to this alloy. Obtained alloys was cast under 680 °C temperature and different shot sleeve speed (3 m/s, 4 m/s, ve 5 m/s) conditions in high pressure die casting machine. The effects of Ce addition and different shot sleeve speeds on microstructure, mechanical properties and corrosion behaviour have been investigated. Microstructural characterisation was carried out by optical microscope (OM), scanning electron microscope (SEM) and XRD. Mechanical properties have been determined by hardness, tension and compression tests. Corrosion behaviour has been evaluated by test results of hydrogen evolotion, weight loss and electrochemical polarisation. Moreover, computer aided die casting simulation&analysis has been done and compared with theoretical calculations. 
5 m/s shot sleeve speed is induced the highest mechanical properties in high pressure die casting of AM50 magnesium alloy. By increasing shot sleeve speed, mechanical properties were enhanced. In addition, grain size was decreased and new Al11Ce3 phase formed due to addition of Ce to AM50 magnesium alloy. New phase and reducing in grain size led to high temperature strenght of AM50 magnesium alloy. Al11Ce3 phase decreased Mg17Al12 phase amounts in microstructure, thus corrosion rate was reduced. When wt.1% Ce added to AM50 magnesium alloy and cast under 5 m/s shot sleeve speed, higher mechanical properties and improved corrosion resistance was achieved in high pressure die casting. Computer aided die casting simulation&analysis and theoretical calculation results and experimental findings have been in good agreement.