Alüminyum alaşımlarının dökümünde kullanılan tane küçültücüler
The grain refiners used in the casting of aluminium alloys
Yazar: HAYATİ HAYDAR
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ÇİĞDEM
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Alüminyum = Aluminum ; Tane boyutu = Particle size ; Tane inceltme = Grain refining

Özet:
Saf alüminyum, düşük yoğunluk, yüksek plastisite, yüksek ısı iletkenliği ve yeryüzünde bulunabilirliği sebebi ile endüstride yaygın olarak tercih edilmektedir. Fakat kaba taneli yapısı ve nispeten düşük mekanik özellikleri nedeni ile kullanımı kısıtlanmaktadır. Alaşımlama ya da tane küçültme işlemi ile olumsuzlukların giderilmesi gerekmektedir. Kimyasal tane küçültme işlemi, alüminyum alaşımlarının döküm proseslerinde bu amaca hizmet eden rutin bir adım haline gelmiştir. Bu işlemin amacı, ergiyiğe bir takım ilaveler yapılması ile heterojen çekirdeklenmenin sağlanmasıdır. Daha fazla aktif çekirdekleyici, tane boyutunun küçülmesine neden olmaktadır. Burada temel prensip; ergiyik içerisindeki çekirdekleyici ajanların, farklı noktalarda katılaşmayı sağlayarak tane büyümesini engellemesi ve eşeksenli küçük tanelerin oluşumunu teşvik etmesidir. Alüminyum alaşımlarının tane küçültme uygulamalarında çeşitli mastır alaşımları kullanılmakla birlikte en popüler ve etkin olanı Al-5Ti-1B alaşımıdır. Bu alaşımın yapısında bulunan TiAl3 ve TiB2 fazları, heterojen çekirdekleyici nokta işlevi görerek çekirdeklenmeyi sağlamaktadır. Mastır alaşımın tane küçültme etkinliği, bu fazların boyut dağılımı ve morfolojileri ile ilgilidir.Bu çalışmada ticari saf alüminyuma, K2TiF6 ve KBF4 tuzları ilave edilerek Al-5Ti-1B tane incelticiler üretilmiştir. Ergitme, alaşımlandırma ve döküm işlemi sırasında parametrelerde yapılan değişikliklerin ve döküm sürecinden sonra gerçekleştirilen plastik şekil verme ile ilgili ek işlemlerin, nihai ürünün tane inceltme performansına etkileri incelenmiştir. Üretilen Al-5Ti-1B bileşimindeki tane incelticilerin ticari saf alüminyuma (AA 1050) ilavesi ile tane küçültme etkinliklerinin karşılaştırması yapılmıştır. Bu doğrultuda üretim esnasında rol alan değişkenlerin etkileri incelenerek üretimin optimizasyonu ve nihai ürüne yapılacak ek işlemlerle tane inceltme performansının iyileştirilmesi hedeflenmiştir.

Abstract:
Due to its low density, high plasticity, high conductivity and its abundance in nature, pure aluminium is commonly preferred in industry. However, its uses are restricted as it has a coarse grained microstructure and relatively low mechanical properties. It?s essential that these drawbacks are eliminated through alloying or grain refinement. Grain refinement process has become an ordinary step in the casting process of aluminium alloys. The purpose of this process is to enable heterogeneous nucleation by making additions to the melt. Additional nucleant leads to a smaller grain size. The main principle in this is that the nucleant agents in the melt prevent the growth of the grains enabling the solidification in different points and they promote the formation of equiaxed small grains. Notwithstanding that various master alloys are used in the grain refinement practices of aluminium alloys, the most popular and efficient one is the Al-5Ti-1B alloy. The TiAl3 and TiB2 phases in the microstructure of this alloy act as heterogeneous nucleant points and enable the nucleation. The grain refinement efficiency of the master alloy pertains to the size distribution and morphology of these phases.In this study, Al-5Ti-1B grain refiners were produced through the addition of K2TiF6 and KBF4 salts to commercial purity aluminium. Subsequently, the effects of the changes made in the parameters during the melting, alloying and casting process and the effects of additional practices related to forming after the casting process to the grain refinement performance of the end product were analyzed. The grain refining performances were compared after adding the Al-5Ti-1B grain refiners to commercial purity aluminium (AA 1050). Accordingly, the effects of the parameters taking place during the production were examined and it was aimed to optimize the production and to enhance the grain refinement performance by additional processes applied to the end product.