AA5754 alüminyum alaşımının farklı sıcaklık ve gerinim hızlarının deformasyon davranışına olan etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effect of various temperatures and strain rates on the deformation behaviour of AA5754 aluminum alloy
Yazar: ÖMER İLHAN
Danışman: DOÇ. DR. NURİ ŞEN
Düzce Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Alüminyum gelişen teknolojiyle birlikte önem kazanan malzemelerden biridir. Otomotiv endüstrileri araç ve gereçleri tasarlamadan önce yüksek sıcaklıklarda alüminyum alaşımlarının şekillendirilebilirliğinin iyileştirilmesinin karakterizasyonuyla çok ilgilenmektedir. Ilık sıcaklıklarda şekillendirme yapılarak alüminyum alaşımlarının şekillendirilebilme kabiliyetleri arttırılabilir. Bu nedenle önce Alüminyum alaşımlarının ılık sıcaklıklarda göstermiş olduğu deformasyon davranışının incelenip, ılık sıcaklıkların Alüminyum alaşımlarının deformasyonunda nasıl bir rol oynadığının belirlenmesi gerekmektedir. Bahsedilen konudan yola çıkarak bu çalışmada gerinim hızı ve sıcaklığın AA5754 Alüminyum alaşımının deformasyon davranışına olan etkisinin incelenmesi amaçlanmıştır. Çalışmada  oda sıcaklığı (OS), 200 °C, 250 °C, 300 °C ve 350 °C sıcaklıklarında ve üç farklı gerinim hızı değerlerinde (0,001 s^(-1)  , 0,01s^(-1) ve  0,05 s^(-1)) çekme testleri uygulanmıştır. Deneyler sonucu elde edilen verilerden faydalanılarak AA5754 alaşımının uzama kapasitesindeki değişim, sertleşme kapasitesindeki değişim, deformasyon yaşlanması ve deformasyon hız hassasiyetlerindeki değişimler incelenmiştir. Ayrıca sonlu elemanlar analizinde Backofen ve Voce sertleşme modelleriyle akış eğrileri tahmin edilmiş ve gerçek verilerle karşılaştırılıp hata oranları elde edilmiştir. Deneyler sonucunda sıcaklık artışının, genel olarak AA5754 alaşımının akma ve çekme mukavemeti değerlerinde bir düşüşe neden olduğu görülmüştür. Ancak hem akma hem de çekme dayanımı değerlerindeki azalma, en düşük gerinim hızı için çok daha yüksek olurken, en yüksek gerinim hızı için  daha düşük olmuştur. Yüksek gerinim hızlarında oluşan daha yüksek deformasyon yaşlanması etkisiyle uzama kapasitesinde azalmaya neden olmuştur. Sonlu elemanlar analizinde sıcaklık arttıkça, Backofen modelinin akış eğrilerini doğru tahmin edebilme yüzdesinde düşüş meydana geldiği gözlemlenmiştir. Backofen modelinde modelinin 0,05 s^(-1) ve  0,01 s^(-1)  için 250 °C'ye kadar deneysel akış eğrilerini doğru bir şekilde tahmin edebildiği tespit edilmiştir. En düşük gerinim hızında 250°C sıcaklığa kadar meydana gelen maksimum hata oranın % 14,40 olduğu görülmüştür. Voce modelinin malzeme davranışını 0.01 s^(-1)  ve 0.05 s^(-1) gerinme hızları için tüm sıcaklıklarda doğru bir şekilde tahmin edebildiği görülmektedir. Voce yapısal modelinin, F&B'ye göre daha iyi tahmin yeteneğine sahip olduğu gözlemlenmiştir.

Abstract:
Aluminum is one of the materials that gain importance with the developing technology. Automotive industries are very interested in the characterization of improving the formability of aluminum alloys at high temperatures before designing tools and equipment. Formability of aluminum alloys can be increased by forming at warm temperatures. For this reason, it is necessary to examine the deformation behavior of aluminum alloys at warm temperatures and to determine how warm temperatures play a role in the deformation of aluminum alloys. Based on the aforementioned subject, in this study, it is aimed to examine the effects of strain rate and temperature on the deformation behavior of AA5754 Aluminum alloy. In the study, room temperature (OS), 200 °C, 250 °C, 300 °C and 350 °C and three different strain rate values (0.001 s^(-1) , 0.01 s^(-1) and 0.05 s^(-1)) tensile tests were applied. By using the data obtained as a result of the experiments, the change in the elongation capacity of the AA5754 alloy, the change in the hardening capacity, the deformation aging and the changes in the deformation rate sensitivities were investigated. In addition, flow curves were estimated with Backofen and Voce hardening models in finite element analysis, and error rates were obtained by comparing with real data. As a result of the experiments, it was observed that the temperature increase caused a decrease in the yield and tensile strength values of the AA5754 alloy in general. However, the decrease in both yield and tensile strength values was much higher for the lowest strain rate and lower for the highest strain rate. The higher strain at high strain rates caused a decrease in the elongation capacity due to aging. In the finite element analysis, it was observed that as the temperature increased, the percentage of correct prediction of the flow curves of the Backofen model decreased. In the Backofen model, it has been found that his model can accurately predict experimental flow curves for 0.05 s^(-1) and 0.01 s^(-1)  up to 250 °C. It was observed that the maximum error rate that occurred up to 250°C at the lowest strain rate was 14.40%. It can be seen that the Voce model can accurately predict the material behavior at all temperatures for strain rates of 0.01 s^(-1)and 0.05 s^(-1). It has been observed that the Voce structural model has better predictive ability than F&B.