Stronsiyum içeren al-7si alaşımının yüksek sıcaklık oksidasyonu
The high temperature oxidation of strontium containing al-7si alloy
Yazar: GÜRER ZEREN
Danışman: DOÇ. DR. CEM KAHRUMAN
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Al-Si alaşımları en yaygın kullanılan döküm alaşımlarıdır. A356 olarak tanımlanan Al7Si alaşımı da bu alaşımlar içerisinde en önemli yeri tutmaktadır. Bu alaşımların döküm şartları ve döküm kalitesi ürünün porozite oluşumunu etkileyen önemli parametrelerdir. Son yıllarda porozite oluşumunu oksit bileşenlerin sıvı metal içerisinde katlanması sonucu oluştuğunu ifade eden Bifilm teorisi ileri sürülmüştür. Bu teoriden hareketle sıvı metal üzerinde oluşan oksit bileşiklerinin karakterizasyonu önemli bir yer tutmaktadır.  
Bu çalışmada Al-7Si alaşımlarında modifiye edici olarak kullanılan Sr'un oksitlenme davranışına olan etkileri araştırılmıştır. Farklı stronsiyum konsantrasyonları (100, 200 ve 300 ppm) içeren alaşımın 700, 750 ve 800 °C'de 12, 24, 36 ve 48 saat sürelerde açık atmosferdeki yüksek sıcaklık oksidasyonu incelenmiştir. Yüzeyde oluşan oksit yapıları metalografi, SEM-EDS ve XPS analiz teknikleri kullanılarak yüzey oksit bileşikleri tanımlanmaya çalışılmıştır.  
Konsantrasyon, sıcaklık ve süre parametrelerinin etkileri incelendiğinde yüzey oksit yapısının stronsiyum içermeyen alaşımlarda MgO, Al2O3 ve spinel yapıdan oluştuğu görülmektedir. Sr ilavesi yapılan alaşımlarda artan süreye bağlı olarak oksit tabakasında Al2O3, MgO, spinel yapı dışında SrO, Al-O-Si ve Sr-O-Si bileşiklerini de rastlanılmıştır. Stronsiyum eklenmesinin silisyumun oksitlenmesini artırıcı etki yaptığı görülmüştür. 300 ppm Sr içeren alaşımlarda Sr miktarının artması yüzeydeki oksit tabakasında SrO 
bileşiğinin miktarının yüzeyde arttığı Sr-O-Si bileşiğinin oluşan oksit tabakasının alt kısımlarında kaldığı görülmektedir. Mikroyapı açısından incelendiğinde Sr'nin yüzeyde heterojen dağılıma sahip olduğu görülmektedir. Modifikasyon açısından numunenin oksit bölgesine yakın ve numunenin merkez bölgelerinde değişmediği görülmektedir.

Abstract:
Aluminum silicon alloys are the most common used casting alloys. Al-7Si alloy which is identified as A356, is the most important one among these alloys. Significant parameters such as casting conditions and casting quality of these alloys affect porosity formation. In recent years, bifilm theory describing folding of oxide layer in liquid metal forms the porosity is put forward. Hence, characterization of oxide compounds on the surface layer with the help of this theory became a major subject. 
Strontium's, a common used modifier for Al-7Si alloys, effect on oxidation behavior is investigated in this work. Alloys containing various strontium concentrations (100, 200 and 300ppm) high temperature oxidation under 700, 750 and 800 °C temperatures for 12, 24,36 and 48 hours is studied. Oxide compounds on the surface are identified using metallography, SEM-EDS and XPS analyze methods. 
It's observed in the alloys without strontium that surface oxide structure contains MgO, Al2O3 and spinel compounds after concentration, temperature and time parameters are examined. In strontium added alloys, SrO, Al-O-Si and Sr-O-Si compounds are came across besides MgO, Al2O3 and spinel compounds on the oxide layer depending on the increasing temperature. Addition of strontium to the structure created an effect of increased silicon oxidation. Increasing strontium amount in the 300 ppm Sr containing alloys makes upper oxide layer form more SrO and Sr-O-Si layer to go beneath the SrO 
layer. When microstructure is investigated, it's observed that Sr scattered on the surface heterogeneously. In terms of modification, there is no formation change on the oxide surface or the inner parts.