Zr ve/veya V ilavesinin Al-Si alaşımlarının yapısal ve mekanik özelliklerine etkisinin incelenmesi
Effect of Zr and/or V addition on structural and mechanical properties of Al-Si alloys
Yazar: ENES CANBAZ
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET YILDIRIM
Konya Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Alüminyum alaşımları yapısal uygulamalarda hafif olmaları, bağıl dayanımlarının yüksek olması ve üstün korozyon/oksidasyon dirençlerinden dolayı çelikten sonra en çok kullanılan ikinci metal grubudur. Alüminyum alaşımlarının üstün fiziksel ve mekanik özellikleri uygulanan ısıl işleme ve yapısında bulunan alaşım elementinin türüne ve miktarına bağlıdır. Al-Si esaslı döküm alaşımları ise otomotiv endüstrisinde yakıt tüketiminin azaltılması ve taşıtların hafifletilmesi gibi sebeplerden dolayı en çok tercihe edilen gruptur. Bununla birlikte, Al alaşımlarının taşıtlarda çeliğin yerine kullanılabilmesi için mekanik özelliklerinin daha da arttırılması gerekmektedir.
Bu kapsamda otomotiv endüstrisinde kullanılan ve gün geçtikçe kullanım alanı artan ticari alüminyum döküm alaşımlarından AlSi10Mg alaşımının mevcut mekanik özelliklerinin Zr ve/veya V ilavesi ile arttırılması amaçlanmıştır. Çalışma kapsamında kullanılan alaşımlar metal kalıba döküm yöntemi ile üretilmiş ve farklı sürelerde T6 ısıl işlemi (500 ℃'de 1 saat çözeltiye alma-190 ℃'de 1, 4, 16 ve 64 saat yaşlandırma) uygulanmıştır. Zr ve/veya V ilavesinin ticari AlSi10Mg alaşımının mikroyapısına, faz ilişkilerine, dönüşüm sıcaklıklarına ve mekanik özelliklerine etkisi detaylı bir şekilde incelenmiştir.
 Alaşımların mikroyapısı optik mikroskop ile faz analizleri X-ışınları kırınımı (XRD) ile ötektik dönüşüm sıcaklıkları ise termal analiz yöntemi ile incelenmiştir. Dökülmüş haldeki ve ısıl işlem görmüş numunelerin mekanik özellikleri Brinell sertlik ve çekme testleri ile ölçülmüştür.  Zr ve/veya V ilavesinin mikroyapı ve diğer yapısal özelliklere çok fazla etkisi olmamasına rağmen, AlSi10Mg alaşımının mekanik özelliklerinin % 0,2 Zr ve % 0,5 V ilavesi ile önemli ölçüde arttığı gözlemlenmiştir. Hatta, 64 saat yaşlandırılmış % 0,2 Zr ve % 0,5 V ilaveli alaşım sırasıyla 212 ve 250 MPa akma ve çekme dayanımı göstermiştir.

Anahtar Kelimeler: Al-Si alaşımları, Döküm, Yaşlandırma, Mikroyapı, Mekanik özellikler

Abstract:
Aluminum alloys are the second mostly used metal group after steels due to their light weight, high relative strength and superior corrosion/oxidation resistance in structural applications. The superior physical and mechanical properties of aluminum alloys strongly depend on the applied heat treatment and the type and amount of alloying element. Al-Si based cast alloys are the most preferred group in the automotive industry for reasons such as reducing fuel consumption and lightening vehicles. However, for an Al alloy to be used as a potential material for steel in vehicles, their mechanical properties need to be further increased.
In this manner, it is aimed to increase the mechanical properties of commercial AlSi10Mg cast alloy, which is used in the automotive industry, by addition of Zr and/or V. İn the present study, the alloys were produced by metal mold casting method and subsequently heat treated (T6 heat-treatment solutionizing at 500 °C for 1 hour and aging at 190 °C for 1, 4, 16 and 64 hourg). The effects of Zr and/or V addition on the microstructure, phase relationships, transformation temperatures and mechanical properties of commercial AlSi10Mg alloy were investigated in detail.
 The microstructure of the alloys was investigated by optical microscope, phase analysis was performed with, X-ray diffraction (XRD) and eutectic transformation temperatures were measured by thermal analysis method. The mechanical properties of the as-cast and heat treated samples were determined by Brinell hardness and tensile tests. Although the addition of Zr and/or V did not have much effect on the microstructure and other structural properties, it was observed that the mechanical properties of the AlSi10Mg alloy increased significantly with the addition of 0.2 % Zr and 0.5 % V. Moreover, 64 hours aged 0.2 % Zr and 0.5 % V containing alloy, exhibited yield and tensile strengths of 212 and 250 MPa, respectively.

Keywords: Al-Si alloys, Casting, Aging, Microstructure, Mechanical properties