Sivil hava araçları uygulamaları için Mg-Zn-Y-Ca alaşımı levhaların geliştirilmesi
Development of Mg-Zn-Y-Ca alloy sheets for civil aircraft applications
Yazar: HALİL DEMİRTAŞ
Danışman: PROF. DR. METİN USTA ; DR. ÖZGÜR DUYGULU
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Levha haddeleme = Plate rolling ; Magnezyum alaşımları = Magnesium alloys ; Sivil havacılık = Civil aviation

Özet:
Bu çalışmada yanmaya dayanıklı levha magnezyum (Mg-Zn-Y-Ca) alaşım sistemi incelenmiştir. Zn (çinko) ve Y (itriyum) elementlerinin element oranları değiştirilerek ve farklı oranlarda Ca (kalsiyum) elementi ilave edilerek, yerçekimi kokil döküm ile 7 farklı magnezyum alaşımı geliştirilmiştir. Zn, Y ve özellikle Ca'nın mikroyapı, tekstür, mekanik özellikler, şekillenebilme kabiliyeti ve tutuşma sıcaklığı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Magnezyum alaşımlarına ılık haddeleme uygulanmış ve 1 mm kalınlığında levhalar elde edilmiştir. Döküm sonrası homojenizasyon, ılık hadde sırasında ve sonrasında tavlama gibi ısıl işlemler de gerçekleştirilmiştir. Tutuşma testleri, diferansiyel termal analiz (DTA) ve fırın içerisindeki kuvars tüp kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Tüm işlemlerden sonra x-ışını kırınımı (XRD), optik mikroskop (OM), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve geçirimli elektron mikroskobu (TEM) incelemeleri gibi detaylı karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. Numunelerin mekanik özellikleri mikro sertlik ve çekme testleri ile belirlenmiştir. Oda sıcaklığında ve yüksek sıcaklıklarda şekillendirme testleri yaparak alaşımın, mikroyapının, tekstürün, sıcaklığın ve Ca ilavesinin şekillendirme kabiliyetine etkisi incelenmiştir. Çalışmanın sonucu olarak bazı alaşımlar uygun ısıl işlem prosesleri uygulandığında oda sıcaklığında 6.5 mm üzerinde Erichsen indeks değerine, 275 MPa çekme mukavemeti, %20' lerin üzerinde uzama değeri ve 900°C' yi aşan tutuşma sıcaklığına ulaştığı belirlenmiştir. Bu çalışmanın sonuçları, Mg-Zn-Y-Ca alaşımı levhaların bir sivil hava aracı parçası olarak uygulanması için büyük bir potansiyele sahip olduğunu göstermektedir. Bu çalışma Kore Ulusal Araştırma Vakfı (NRF) ve Bilim, Teknoloji ve Geleceği Planlama Bakanlığı (MSIT) ile İkili İşbirliği Programı kapsamında gerçekleşmiştir. Proje TÜBİTAK MAM Malzeme Enstitüsü ve Korea Institute of Industrial Technology-KITECH tarafından yürütülmüştür.

Abstract:
In this work, ignition resistant plate magnesium (Mg-Zn-Y-Ca) alloy system was investigated. 7 different magnesium alloys were developed in different Zn (zinc) and Y (yttrium) element ratios and Ca (calcium) compositions by gravity permanent mold casting. The effects of Zn, Y and especially Ca on the microstructure, texture, mechanical properties, formability and ignition temperature were investigated. Warm rolling was applied to magnesium alloys and 1 mm thick sheets were obtained. Homogenization and annealing heat treatments were carried out after casting and during/after warm rolling, respectively. Ignition tests were performed by using differential thermal analysis (DTA) and a quartz box furnace. Detailed characterization studies such as x-ray diffraction (XRD), optical microscope (OM), scanning electron microscope (SEM) and transmission electron microscope (TEM) examinations were carried out on the samples. The mechanical properties of the samples were determined by microhardness and tensile tests. Forming tests were conducted in order to investigate the effects of alloy composition, microstructure, texture, temperature and Ca addition at room temperature and at elevated temperatures. In this study, it was determined that some alloys reached Erichsen index value of over 6.5 mm at room temperature, 275 MPa tensile strength, elongation value over 20% and ignition temperature exceeding 900 °C when appropriate heat treatment processes were applied. The results of this thesis show that Mg-Zn-Y-Ca alloy sheets have great potential for application as a civil aircraft part. This work was performed by The Scientific and Technological Research Council of Turkey (TUBITAK) Marmara Research Center (MAM) and Korea Institute of Industrial Technology (KITECH) and funded by TUBITAK Turkey and NRF, MSIT of Korea