Aşırı plastik deformasyon ve yaşlandırma işlemlerinin Al 2024 alaşımının mikroyapı, mekanik ve tribolojik özellikleri üzerine etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effect of severe plastic deformation and aging processes on the microstructure, mechanical and tribologicial properties of Al 2024 alloy
Yazar: MELİH USTALAR
Danışman: PROF. DR. GENÇAĞA PÜRÇEK
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada; Al 2024 alaşımına eş kanallı açısal basma (EKAB) ve yaşlandırma ısıl işlemlerinden oluşan farklı prosesler uygulandı. Bu kapsamda Al 2024 alaşımına uygulanabilecek optimum prosesler belirlendi. Alaşımın tane incelmesi ve çökelti oluşumu sonucu sahip olduğu yeni mikroyapısının yanı sıra mekanik ve tribolojik özellikleri sistematik bir biçimde incelendi. Çalışma kapsamında 200 °C sıcaklıkta gerçekleştirilen EKAB işleminin alaşımın tane boyutunu yaklaşık 5 µm seviyesine kadar incelttiği belirlendi. Ayrıca EKAB sonrası alaşımın mevcut mukavemet ve sertlik değerleri sırasıyla 365 MPa ve 164 Hv değerlerinden 540 MPa ve 220 Hv seviyelerine yükseldi. Buna karşın süneklik değerinde % 16'dan % 5 seviyesine bir azalma görüldü. EKAB sonrası uygun yapay yaşlandırma sıcaklığının 100 °C olduğu ve bu sıcaklıkta alaşımın sahip olduğu sertlik değerini 850 saat boyunca koruyabildiği tespit edildi. Belirlenen proseslerin kuru ortamda sürtünme ve aşınma testleri gerçekleştirildi. En düşük aşınma direncinin EKAB uygulanan koşulda ortaya çıkmasına rağmen yaşlandırma ısıl işlemleri ile alaşımın aşınma direncinin arttığı tespit edildi. Aşınma yüzeylerinde etkin aşınma mekanizması olarak adezyon görülmesinin yanı sıra abrazyon, delaminasyon ve oksidasyon etkileri de gözlemlendi.

Abstract:
In this study, different processes consisting of equal channel angular pressing (ECAP) and aging heat treatments were applied to Al 2024 alloy. In this context, the optimum processes that can be applied to Al 2024 alloy were determined. The new microstructure of the alloy as a result of grain refinement and precipitate formation as well as its mechanical and tribological properties were systematically investigated. Within the scope of the study, it was determined that the ECAP process carried out at a temperature of 200 °C refines the grain size of the alloy to approximately 5 µm. In addition, after ECAP, the strength and hardness values of the alloy increased from 365 MPa and 164 Hv to 540 MPa and 220 Hv, respectively. On the other hand, the ductility value decreased from 16% to 5%. It was determined that the appropriate artificial aging temperature after ECAP was 100 °C and at this temperature, the alloy could maintain its hardness value for 850 hours. Friction and wear tests were carried out in dry environment for all processes. Although the lowest wear resistance was found in the ECAP condition, the wear resistance of the alloy was found to increase with aging treatments. Although the dominant wear mechanism was determined as adhesion on the wear surfaces, abrasion, delamination and oxidation effects were also observed on the surfaces.