Yarı-katı döküm tekniği ile üretilen Al-Zn alaşımlarında yapı-özellik ilişkisinin incelenmesi
An investigation of the structure-property relationship in the Al-Zn alloys produced by semi-solid casting process
Yazar: VOLKAN KILIÇLI
Danışman: PROF. DR. MEHMET ERDOĞAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metal Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Teknik Eğitim = Technical Education

Özet:
Yarı-katı metal şekillendirme tekniği ile üretilen Al ve Mg alaşımı parçalar son yıllarda havacılık, uzay ve otomobil endüstrisinde geniş kullanım alanı bulmuştur. Yarı-katı metal şekillendirme tekniği ile üretilen parçaların mekanik özellikleri geleneksel döküm yöntemleriyle üretilen parçalara göre daha yüksektir. Bununla birlikte üretilen parçalarda çok düşük çekme oranı, iyi yüzey kalitesi ve yüksek dayanım/ağırlık oranları bu yöntemle üretilmiş parçaların endüstride geniş yer bulmasına olanak sağlamıştır.Bu çalışmada, Al-Zn alaşımlarından endüstride en çok kullanılan ve dövme alüminyum alaşımı olan AA7075 alaşımı yarı-katı metal şekillendirme tekniklerinden tikso-döküm yöntemiyle şekillendirilmiştir. Tikso-dökümde gerinimin neden olduğu sıvı aktivasyonu (SIMA) işlemi ile üretilen numuneler kullanılmıştır. Yarı-katı bölgede, farklı sıvı oranlarına karşılık gelen sıcaklıklara (600 °C, 606 °C ve 611 °C) ve farklı piston hızlarına (0,5 m/s, 1 m/s, 1,5m/s, 2 m/s ve 2,37 m/s) bağlı olarak mikroyapı ve mekanik özelliklerin değişimi araştırılmıştır. Numune üretiminde artan yarı-katı sıcaklıkla tane boyutunun ve şekil faktörünün arttığı, artan soğuk deformasyon oranı ile tane boyutunun azaldığı ve şekil faktörünün arttığı belirlenmiştir.Tikso-dökümle şekillendirmede, düşük sıvı oranlarına karşılık gelen sıcaklıklarda (600 °C ve 606 °C) ve düşük piston hızlarında (0,5 m/s ve 1 m/s) yarı-katı haldeki numunenin kalıp boşluğunu tam olarak doldurmadığı tespit edilmiştir. Tikso-dökümle şekillendirilmiş numunelerin mekanik özellikleri artan piston hızıyla iyileşmiştir. En iyi mekanik özellikler %30 soğuk deformasyon ile üretilmiş numunede 611 °C'den (%50 sıvı oranında) 2,37 m/s piston hızında elde edilmiştir. En iyi mekanik özellikleri sağlayan tikso-dökümle üretilen numunelere T6 yaşlandırma ısıl işlemi uygulanmıştır. Bu numunelerin mekanik özellikleri ekstrüze koşullardaki numunelere yakındır.

Abstract:
Yarı-katı metal şekillendirme tekniği ile üretilen Al ve Mg alaşımı parçalar son yıllarda havacılık, uzay ve otomobil endüstrisinde geniş kullanım alanı bulmuştur. Yarı-katı metal şekillendirme tekniği ile üretilen parçaların mekanik özellikleri geleneksel döküm yöntemleriyle üretilen parçalara göre daha yüksektir. Bununla birlikte üretilen parçalarda çok düşük çekme oranı, iyi yüzey kalitesi ve yüksek dayanım/ağırlık oranları bu yöntemle üretilmiş parçaların endüstride geniş yer bulmasına olanak sağlamıştır.Bu çalışmada, Al-Zn alaşımlarından endüstride en çok kullanılan ve dövme alüminyum alaşımı olan AA7075 alaşımı yarı-katı metal şekillendirme tekniklerinden tikso-döküm yöntemiyle şekillendirilmiştir. Tikso-dökümde gerinimin neden olduğu sıvı aktivasyonu (SIMA) işlemi ile üretilen numuneler kullanılmıştır. Yarı-katı bölgede, farklı sıvı oranlarına karşılık gelen sıcaklıklara (600 °C, 606 °C ve 611 °C) ve farklı piston hızlarına (0,5 m/s, 1 m/s, 1,5m/s, 2 m/s ve 2,37 m/s) bağlı olarak mikroyapı ve mekanik özelliklerin değişimi araştırılmıştır. Numune üretiminde artan yarı-katı sıcaklıkla tane boyutunun ve şekil faktörünün arttığı, artan soğuk deformasyon oranı ile tane boyutunun azaldığı ve şekil faktörünün arttığı belirlenmiştir.Tikso-dökümle şekillendirmede, düşük sıvı oranlarına karşılık gelen sıcaklıklarda (600 °C ve 606 °C) ve düşük piston hızlarında (0,5 m/s ve 1 m/s) yarı-katı haldeki numunenin kalıp boşluğunu tam olarak doldurmadığı tespit edilmiştir. Tikso-dökümle şekillendirilmiş numunelerin mekanik özellikleri artan piston hızıyla iyileşmiştir. En iyi mekanik özellikler %30 soğuk deformasyon ile üretilmiş numunede 611 °C?den (%50 sıvı oranında) 2,37 m/s piston hızında elde edilmiştir. En iyi mekanik özellikleri sağlayan tikso-dökümle üretilen numunelere T6 yaşlandırma ısıl işlemi uygulanmıştır. Bu numunelerin mekanik özellikleri ekstrüze koşullardaki numunelere yakındır.