İkiz merdane sürekli döküm yöntemi ile üretilmiş Al-Fe-Mn alaşımın korozyon davranışının incelenmesi
Investigation of corrosion behavior of Al-Fe-Mn alloys produced with twin roll continuous casting technology
Yazar: ECE HARPUTLU
Danışman: PROF. DR. ERDEM ATAR
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Al-Fe-Mn alaşımları,  iyi şekil alma kabiliyeti ve korozyon dayanımlarının yüksek olması sebebiyle, çoğunlukla gıda saklama kabı veya ısı dönüştürücü uygulamalarında kullanılmaktadırlar. Bu uygulamalarda, alüminyum malzemenin korozyona mümkün olduğunca geç başlaması ve korozyon hızının daha yavaş olması arzu edilmektedir.
Bu çalışmada Al-Fe-Mn alaşımlarının ikiz merdane sürekli döküm yöntemi ile üretilmiş üç farklı kompozisyona sahip numunelerinin malzeme karakterizasyonu ile beraber elektrokimyasal ve daldırma test yöntemleri kullanılarak korozyon davranışı incelenmiştir. Çalışma sürecinde, Al-Fe-Mn alaşımına ait kimyasal kompozisyon sınırları içerisinde olan standart Al-Fe-Mn, yüksek mangan içerikli Al-Fe-Mn ve yüksek mangan ve bakır içerikli Al-Fe-Mn kimyasal kompozisyonuna sahip ikiz merdane sürekli döküm yöntemi ile üretilmiş numuneler kullanılmıştır..
Mikroyapı karakterizasyonu ve korozyon davranışı arasında ilişki kurabilmek için çalışma kapsamında elde edilen veriler, bütüncül bir şekilde ele alınmıştır. Mikroyapı karakterizasyon sonuçlarında görülen, iğnemsi demir içeriği yüksek intermetalik partiküllerin, malzemenin korozyon davranışı üzerinde olumsuz etkiye sahip olduğu görülmüştür. Mn ilavesi, intermetalik partiküllerin potansiyel değerinin matrisle arasındaki farkı azaltarak, malzemenin korozyon davranışını iyileştirmiştir. Mn ve Cu ilavesinin bir arada olduğu numunede ise; Cu etkisi ile oluşan daha küçük boyutlu partiküller, yeni oyuklanma bölgeleri oluşturarak korozyonun daha geniş alanda fakat daha yüzeysel görülmesine sebep olmuştur.
Çalışma sonucunda, ısı dönüştürücü veya gıda saklama alanında kullanılacak malzemelerde tercih edilen AlFeMn alaşımlarının, oyuklanma sebebiyle oluşacak malzeme kaybını minimuma indirgemek için Mn veya Mn-Cu elementlerinin beraber ilavesi ile korozyon davranışında iyileşme sağlanacağı sonucuna ulaşılmıştır.

Abstract:
Al-Fe-Mn alloys are commonly used in food contact applications and finstock applications due to their high strength, good formability, excellent corrosion resistance, and effective barrier properties against oxygen and humidity. In food contact applications, it is crucial for the aluminum material to have delayed onset of corrosion and slower corrosion rates to prevent food spoilage.
In this study, the corrosion behavior of Al-Fe-Mn alloys produced via twin-roll continuous casting method with three different compositions was investigated through material characterization and electrochemical testing. The samples produced through this method had compositions within the chemical composition limits of Al-Fe-Mn alloy, high manganese content Al-Fe-Mn alloy, and high manganese and copper content Al-Fe-Mn alloy.
The obtained data within the scope of the study were comprehensively analyzed in order to establish a relationship between microstructure characterization and corrosion behavior. It was observed from the microstructure characterization results that intermetallic particles with high needle-like iron content have a negative effect on the corrosion behavior of the material. The addition of Mn improved the corrosion behavior of the material by reducing the potential difference between the intermetallic particles and the matrix. In the sample where both Mn and Cu were added, an improvement in the corrosion behavior was observed due to the effect of Mn, while the smaller-sized particles formed due to the effect of Cu created new localized corrosion areas, leading to corrosion occurring over larger but shallower regions.
As a result of the study, it was concluded that AlFeMn alloys, which are preferred for applications such as heat exchangers or food storage, can achieve improved corrosion behavior by the addition of Mn or Mn-Cu elements together, minimizing the material loss due to localized corrosion.