Hurda alüminyum kullanılarak Etial-171 alaşımının dökümü ve incelenmesi
Casting and inspection of Etial-171 alloy using scrap aluminum
Yazar: ÖZGE KOÇDEMİR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SİNEM ÇEVİK
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Alüminyum döküm sektörü, alüminyum alaşımlarının yüksek mukavemeti, korozyon dayanımları, iyi işlenebilirlik özelliği, sünekliği ve hafifliği gibi özellikleri nedeniyle hızla büyümektedir. Enerji kaynaklarının hızla tüketilmesi ve çevre bilincinin gelişmesiyle beraber, kullanılan malzemenin hem mukavemetli olması hem de enerji sarfiyatı açısından ağırlık kazancı istenildiği için hafif metallerden olan alüminyumun kullanımı yaygınlaşmıştır. Sektöründeki gelişmelere paralel olarak alüminyum alaşımlarında kalite beklentileri artmakta, maliyet düşürülmesi beklenilmekte ve üretilen ürünlerin sürdürülebilir olması gerekmektedir. Bu nedenle bu alaşımların özellikleri geliştirilmelidir.  Alüminyum dökümlerinde mekanik özellikleri iyileştirmek için tane inceltme işlemi yaygın olarak kullanılmaktadır. Tane inceltme işlemi ile katılaşma sırasında çok sayıda çekirdek oluşumu sağlanır. Tane sayısındaki artışla birlikte malzemedeki sertlik ve çekme mukavemetinin artması beklenen sonuçtur. Mekanik özelliklerdeki artışlar malzemenin daha uzun kullanım ömrü sunmasına ve fire oranlarının düşmesini sağlar.  Bu gelişimlerin yanı sıra yaşam kalitemizi etkileyen sorunlardan olan; küresel ısınma, eriyen buzullar, hava kirliliği, atık yönetimi ve kaynak yetersizliği gibi konular ortaya çıkmıştır ve döküm prosesi sırasında ve sonrasında bu konular içinde önlemler alınması beklemektedir. Girdileri hammadde ve enerji olan döküm prosesinde sürdürülebilir alüminyum alaşımları üretimi için gerekli çalışmalar yapılmalıdır. Proses çıktısı malzemelerin döngüsel olarak üretilebilmesi malzeme tasarrufu için ve sürdürülebilir malzeme üretimi kavramı için çok önemli bir konudur. 
Bu çalışmada hurda malzeme olan Etial 171  alaşımına farklı oranlarda oranlarında katkı maddeleri eklenmiştir ve kokil kalıba döküm yapılmıştır. Alaşıma çökelme sertleşmesi uygulamak için 450°C'de bekletildikten sonra 25°C'de su verme işlemi yapılmıştır. Su verme işlemi tamamlanan numuneler havada ve 180°C'de 3 saat yapay yaşlandırma yapılmıştır.  Elde edilen numunelerin mikroyapıları optik ve taramalı elektron mikroskopları ile incelenmiş, Vickers sertlik ölçümleri ile çekme testleri gerçekleştirilmiştir. Taramalı elektron mikroskobuyla (SEM) çekme çubuk numunelerin kırık yüzeylerinden alan analizleri yapılarak alaşımların içyapıları incelenmiştir.  Numunelerin kristalografik karakterizasyonlarını belirlemek için XRD analizi yapılmıştır. Bu bilgilere göre en yüksek mekanik dayanımlar ve mikroyapıda en homojen ve en küresel yapı %0,062Ti ve %0,075Sr alaşımında gözlemlenmiştir.

Abstract:
The aluminum casting industry is growing rapidly due to the properties of aluminum alloys such as high strength, corrosion resistance, good machinability, ductility and lightness. With the rapid consumption of energy resources and the development of environmental awareness, the use of aluminum, a light metal, has become widespread because the material used is both durable and weight gain is desired in terms of energy consumption. In parallel with the developments in the sector, quality expectations in aluminum alloys are increasing, cost reduction is expected and the products produced must be sustainable. Therefore, the properties of these alloys must be improved. Grain refining is widely used in aluminum castings to improve mechanical properties. The grain refinement process ensures the formation of a large number of nuclei during solidification. The expected result is that the hardness and tensile strength of the material increases with the increase in the number of grains. Increases in mechanical properties enable the material to offer a longer lifespan and reduce wastage rates. In addition to these developments, one of the problems affecting our quality of life; Issues such as global warming, melting glaciers, air pollution, waste management and resource insufficiency have emerged and precautions are expected to be taken for these issues during and after the casting process. Necessary studies should be carried out to produce sustainable aluminum alloys in the casting process, whose inputs are raw materials and energy. The ability to produce process output materials cyclically is a very important issue for material saving and the concept of sustainable material production.
In this study, different additives were added to the scrap material Etial 171 alloy and casting was done in a permanent mold. To apply precipitation hardening to the alloy, it was kept at 450 °C and then quenched at 25 °C. The samples, whose quenching process was completed, were artificially aged in air and at 180°C for 3 hours. The microstructures of the obtained samples were examined with optical and scanning electron microscopes, and tensile tests were carried out with Vickers hardness measurements. The internal structures of the alloys were examined by performing field analyzes on the fractured surfaces of the tensile rod samples using a scanning electron microscope (SEM). XRD analysis was performed to determine the crystallographic characterizations of the samples. According to this information, the highest mechanical strengths and the most homogeneous and spherical structure in the microstructure were observed in the 0.062%Ti and 0.075%Sr alloy.