Eş kanalda açısal ekstrüzyon yönteminin Zn-60Al ve Zn-80Al alaşımlarının yorulma özelliklerine etkisi
Effect of equal channel angular extrusion on fatigue properties of Zn-60Al and Zn-80Al alloys
Yazar: YAKUP HEYAL
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MURAT AYDIN
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Yorulma = Fatigue ; Çinko-alüminyum alaşımları = Zinc-aluminum alloys

Özet:
Bu çalışmada, yüksek oranda alüminyum içeren ikili Zn-60Al ve Zn-80Al alaşımları kokil döküm yöntemiyle üretildi. Dökülmüş durumdaki alaşımlara, son yıllarda geliştirilen ve aşırı plastik deformasyon yöntemlerinden biri olan eş kanalda açısal ekstrüzyon (EKAE) işlemi uygulandı. Alaşımların gerek dökülmüş gerekse farklı rota ve paso sayılarında proses edilmiş durumdaki sertlik, mukavemet ve süneklik değerleri ölçüldü. Bu çalışma için tasarlanarak imal edilen dönel eğmeli bir yorulma deney makinası yardımıyla söz konusu alaşımların her durumdaki gerilme-çevrim sayısı eğrileri elde edildi. Ayrıca, paso sayısı ve proses rotası gibi EKAE parametrelerinin bu alaşımların başta yorulma olmak üzere yapı ve mekanik özellikleri üzerindeki etkileri araştırıldı. Yapılan incelemeler sonucunda, (EKAE) işleminin alaşımların porozite içeren tipik dendritik döküm yapısını tamamen ortadan kaldırdığı, bunun yerine rota-A'da ince ve şerit gibi uzamış, rota-BC'de ise daha iri taneli ve birbiri içerisine geçmiş bileşenlerden oluşan bir yapının ortaya çıktığı belirlendi. Bu yapısal değişime bağlı olarak alaşımların başta yorulma performansı olmak üzere, mukavemet ve süneklik değerlerinde önemli iyileşmeler elde edildi. EKAE işlemi sonucunda Zn-60Al alaşımının yorulma dayanım sınırındaki artış yaklaşık olarak %82,5 gibi çok yüksek bir orana ulaşırken, Zn-80Al alaşımının yorulma dayanım sınırında ise 1 paso sonunda %74 ve 2 paso sonunda %89'luk artışlar elde edildi. Ayrıca, EKAE işleminin dökülmüş durumdaki alaşımların doğal yorulma kırılması karakteristiğini değiştirerek, gevrek kırılma modundan kısmen sünek kırılma moduna dönüştürdüğü gözlendi.Anahtar Kelimeler: Eş-kanalda açısal ekstrüzyon (EKAE), Zn-Al alaşımları, yorulma.

Abstract:
Aluminium-rich binary Zn-60Al ve Zn-80Al alloys were produced by permanent mould casting. The as-cast alloys were subjected to equal-channel angular extrusion (ECAE) which is one of the severe plastic deformation techniques. The hardness, strength and ductility values of the alloys in as-cast and ECAE processed conditions were measured. The stress amplitude versus number of cycles to failure (S-N) curves of the alloys in all states were determined by using the rotating bending fatigue machine which is designed and manufactured for this work. In addition, the effects of ECAE parameters such as pass number and processing routes on the mechanical properties especially the fatigue performance of the alloys were investigated. The ECAE almost completely eliminated as-cast dendritic microstructure including casting defects such as micro porosities. A refined microstructure consisting of elongated micro constituents in route A and, more equiaxed and mixed micro-constituents in route-BC formed after multi-pass ECAE. As a result of this microstructural change, the significant improvement was obtained in fatigue performance, strength and ductility of the ECAP processed alloys. While the rate of increase in fatigue endurance limit of the ECAE processed Zn-60Al alloy is approximately 82.5%, in Zn-80Al alloy the rates of increase in endurance limit are approximately 74 % after one pass and 89 % after two passes. It was also observed that the ECAE relatively changed the nature of fatigue fracture characteristics of the as-cast Zn-60Al and Zn-80Al alloys from brittle to a ductile fracture mode.Key Words: Equal-channel angular extrusion (ECAE), Zn-Al alloys, fatigue.