Al4C3 fazının karbon ve AA2014 tozlarından katı faz reaksiyon tekniği ile oluşturulması ve yaşlanmaya etkisi
Production of Al4C3 phase from carbon and AA2014 alloy powders by means of solid phase reaction technique and its effect on ageing
Yazar: SİNAN AKSÖZ
Danışman: PROF. DR. A. TAMER ÖZDEMİR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metal Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Çalışmanın başında; ticari AA 2014 alüminyum malzemeden, gaz atomizasyon yöntemiyle, ortalama boyutu 95,43 µm olan alaşım tozları üretilmiştir. Daha sonra elde edilen bu tozlar, düşey attritör'de, karbon ile mekanik alaşımlama (MA) yapılarak katı faz reaksiyonu oluşturulmuştur. İşlem sırasında, % 2 karbon tozuna ilaveten % 0,5 çinko stearat tozları da ilave edilmiştir. MA işlemi; su soğutmalı, 20 : 1 bilya toz oranında ve 500 devir/dakika hızında en fazla 8 saat sürede gerçekleştirilmiştir. Katı faz reaksiyonu ile oluşturulmuş toz karışımı tane boyu analizleri yapıldıktan sonra, 800 MPa basınç altında soğuk olarak preslenmiş ve sonra 550 ºC'de (2?24 saat) ve 600 ºC'de (2?196 saat) argon atmosferinde uzun süreli ısıl işlem uygulanmıştır.MA süresinin tozların sertliğine olan etkileri incelenmiştir. Isıl işlem uygulanan numunelerin Enerji Dağılım Spektrometresi (EDS) ve X ışınları kırınımı (XRD) analizi yapılmış ve Al4C3 oluşumu tespit edilmiştir. Uzun süreli ısıl işlem süresi ve sıcaklık değişiminin Al4C3 fazının miktarına olan etkileri tespit edilmiştir. Ayrıca işlem gören numunelerin optik mikroskop ve SEM görüntüleri alınarak mikro yapısal özellikler gözlemlenmiş ve ayrıca Al4C3 fazının malzeme sertliğine olan olumlu etkisi belirlenmiştir.Isıl işlem sonrası oluşturulmaya çalışılan karbürün etkisini inceleyebilmek için, numunelere daha sonra yaşlanma işlemi uygulanmıştır. Böylece, karbür oluşturulmuş parçaların dayanımlarının, sade AA2014'den hazırlanan numunelerinkinden belirgin şekilde yüksek olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
At the beginning of this work, powders of AA 2014 alloy were manufactured by the use of gas atomization technique, where the final powder size was found to be 95,43 µm on the average. There after, alloy powders, were first mixed with 2% graphite and 0.5% zinc stearate aggregate and then synthesized by means of Mechanical Alloying (MA). The process was performed in a gas tight vertical attritor at most for 8 hours, where running speed was approximately 500 rpm, and ball to powder ratio was fixed to be 20 : 1. After verifying the mean partical size of the synthesized product, powders were first cold pressed at about 800 MPa, and later sintered at 550 ºC (for 2-24 hours) and 600 ºC (for about 2?196 hours) in argon atmosphere, respectively.Hardness values of all samples were measured and then analysed by means of XRD and Energy Dispersive Spectrometry (EDS). In this way, first the presence of the Al4C3 phase was verified, and later the effect of the duration of prolonged annnealing and change in tempereture on the amount of Al4C3 phase was determined. Also, how the presence of Al4C3 phase affects the optimum strength of the material was measured. Further, optical microscopy and electron microscopy (SEM) techniques were used to study the micro-structural features of the samples.As a final treatment, all samples were age hardened, where the additional strength available from the presence of Al4C3 phase was verified. It was found that after aging, the strength of this new AA2014 material tends to increase substantially.