AZ63 magnezyum alaşımlarının kriyojenik işlem sonrası mekanik özelliklerinin ve korozyon dayanımının incelenmesi
Investigation of mechanical properties and corrosion resistance of AZ63 magnesium alloys after cryogenic process
Yazar: İSMAİL DENİZ KAĞAN DEMİR
Danışman: PROF. DR. İLYAS UYGUR
Düzce Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kompozit Malzeme Teknolojileri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Korozyon = Corrosion ; Kriyojenik yöntem = Cryogenic method ; Magnezyum = Magnesium ; Magnezyum alaşımları = Magnesium alloys ; Mikroyapı = Microstructure

Özet:
Magnezyum, tüm tasarım metallerinden en hafif olanıdır. Plastik bir materyal gibi hafif ve aynı zamanda metal gibi serttir. Yüksek spesifik tokluk ve sertlik, iyi işlenebilirlik, kaplanabilirlik kabiliyeti ve bilinen yöntemlerle kaynak yapılabilirliği, endüstri için cazip hale gelmiştir. Çağımızın en yeni metali olan magnezyumun kullanımı endüstri ve teknolojideki gelişmelere paralel olarak artmaktadır. Hafifliği, dayanıklılığı ve uzun ömrü nedeniyle endüstride kullanım yeri bulmaktadır. Otomobillerde Mg alaşımlarının kullanılması yakıt verimliliğini arttırmakta ve araç ağırlığını azaltarak emisyonları azaltmaktadır. AZ63 alaşımı yaygın kuma döküm anot malzemesi olarak kullanıldığı için diğer magnezyum alaşımlarından daha ucuz bir malzemedir ve çentik darbe dayanımı çoğu magnezyum alaşımından yüksek olmasına karşın çekme dayanımı ve elastik modülü otomotiv, havacılık sanayinde kullanılan AZ91 alaşımı ile benzerlik taşımaktadır. AZ63 alaşımının kuma döküm yöntemi ile kolay eldesi ve gelişmiş magnezyum alaşımlarına kıyasla benzer özellikler taşıması bu alaşımı cazip hale getirmektedir. Magnezyum-alüminyum alaşımları için daha önceden yapılmış olan aşınma, korozyon ve mekanik özelliklerinin incelenmesi üzerine çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmalar genellikle ya deney ortam sıcaklıkları değiştirilerek ya da kaplama yapıldıktan sonra incelenmiştir. AZ63 alaşımı için literatürde çok fazla çalışma olmamasına karşılık AZ63 alaşımı için kriyojenik işlem çalışması literatürde bulunmamaktadır. Magnezyum alaşımlarının kullanımını kısıtlayan en büyük etken, korozyon direncinin düşük olması ve yüksek yükler altında aşınma kararlılığının bozulmasıdır. Bu sebeplerden dolayı da özellikle otomotiv endüstrisinde bu özellikler sorun haline gelmektedir. Bu çalışma neticesinde AZ63 magnezyum alaşımlarının korozyon dayanımı ve yüksek yük altındaki aşınma dirençlerini iyileştirerek daha fazla endüstriyel uygulamalarda kullanılabilmesi hedeflenmiştir. Bu tez çalışmasında AZ63 magnezyum alaşımlarının ilk döküm aşamasında, homojenleştirme tavlaması, çökelme sertleşmesi ve kriyojenik işlem süreçlerinde sertlik değerlerine, korozyon dayanımına ve mikro yapısal özelliklerine bakılarak malzeme özelliklerindeki iyileştirmelerin karşılaştırılmaları yapılmıştır. Mikroyapıdaki faz dağılımları arttığından ve tane boyutu küçüldüğünden dolayı sertlik değerleri ile birlikte uzama değerleride artmıştır. Mikroyapıdaki ikincil fazların ortaya çıkması ile birlikte de malzemenin korozyon direncinde önemli artışlar gözlemlenmiştir.

Anahtar sözcükler: Korozyon, Kriyojenik, Magnezyum, Magnezyum Alaşımları, Mikroyapı.

Abstract:
Magnesium is the lightest of all design metals. It is as light as a plastic material and at the same time hard as metal. High specific toughness and hardness, good workability, coatability and weldability by known methods have become attractive for the industry. The newest metal is magnesium of use our age, is increasing parallel with developments in industry and technology. Due to its lightness, durability and longevity, it is in use for industrial. The use of Mg alloys in automobiles increases fuel efficiency and reduces emissions by reducing vehicle weight. The AZ63 alloy is a cheaper material than other magnesium alloys because it is widely used as a sand-casting anode material, and its tensile strength and elastic modulus are similar to those of the AZ91 alloy used in the automotive, aerospace industry, although the notch impact strength is higher than most magnesium alloys. The easy production of AZ63 alloy by using the casting method makes it attractive to use this alloy because it has similar properties compared to advanced magnesium alloys. Studies have been carried out on the examination of wear, corrosion and mechanical properties of magnesium-aluminum alloys. These studies are usually investigated either by changing the test ambient temperatures or after coating. Although there is not much work in the literature for the AZ63 alloy, the literature on the cryogenic process for the AZ63 alloy is not available. The main limiting factor in the use of magnesium alloys is the low corrosion resistance and the degradation of wear resistance under high loads. For these reasons, especially in the automotive industry, these properties become a problem. The aim of this study is to improve the corrosion resistance of AZ63 magnesium alloys and wear resistance under high loads and to be used in more industrial applications. In this thesis, we compared the improvements in material properties of AZ63 magnesium alloys in the first casting phase, in the homogenization annealing, in the precipitation hardening and in the cryogenic processing, in terms of corrosion resistance and microstructural properties. As the phase distributions in microstructure increased and grain size decreased, the hardness values and elongation values increased. Substantial increase in the corrosion resistance of the material along with the appearance of secondary phases in the microstructure was observed.

Key words: Corrosion, Cryogenic, Magnesium, Magnesium alloys, Microstructure.