Yönlü katılaştırılmış alüminyumun döküm mikro ve makro yapılarının incelenmesi
A Study on micro and macro structures on directionally solidified aluminum
Yazar: İLKER ÜNALAN
Danışman: DR. KAMİL KUNT TÜZÜNALP
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metal Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, sabit kalıp-hareketli fırın prensibi kullanılarak bir yönlükatılaşma sistemi tasarlanmıştır. Sistem üzerinde %99,3 saflıkderecesinde alüminyum malzeme 900 oC, 950 oC, 1000 oC ve 1050 oCfırın sıcaklıklarında yönlü katılaştırılarak tek kristalli döküm makroyapısı elde edilmesi amaçlanmıştır. Deney sonuçları üzerinde sıcaklıkgradyanları, sıvı-katı ara yüzey hızları hesaplanmış ve makro ile mikroyapı analizleri yapılmıştır.Deneylerde ısı akışının ters yönünde büyümüş sütunsal taneler eldeedilmiştir ancak tek kristal elde edilememiştir. Ortalama sıcaklıkgradyanları 20,03 ile 26,70 oC/cm arasında ve ortalama büyüme hızlarıise 0,0191 ile 0,0208 mm/sn aralığında değişmiştir. Deneylerde sabitfırın sıcaklığı, sabit soğutucu sıcaklığı sağlanmıştır. Büyüme hızının isenumune boyunca değiştiği gözlenmiştir.Sonuçlara göre, düşük fırın sıcaklıkları için düşük ve yüksek fırınsıcaklıkları için yüksek sıcaklık gradyanları elde edilmiştir. 900 oC'deno1050 C'ye doğru artan fırın sıcaklıkları için, ortalama sıcaklıkgradyanları artarken, ortalama büyüme hızları azalmıştır. Makroyapılarda görülen sütunsal tanelerin içinde hücresel katılaşmagerçekleşmiştir. Bu hücrelerde, ısı akış yönünün tersine doğru düzgünşekilde yönlenme sağlanmıştır. Deneylerde, numune tabanına yakınbölgelerde büyük hücre ve dikey yönde kalıbın üst bölümlerine doğrugidildikçe küçülmüş hücre boyutuna rastlanmıştır. Fırın sıcaklığınınartmasıyla birlikte dökümlerdeki birim hücre sayılarının azaldığıgörülmüştür.

Abstract:
A fixed mold-stationary furnace combination apparatus was designedfor directional solidification. 99,3% purity aluminum was directionallysolidified for 900 oC, 950 oC, 1000 oC ve 1050 oC furnace temperatures.A single crystal macro structures was aimed to obtain temperaturegradients and solid-liquid interface velocities. Macro and microstructural analyses were carried out.During the experiments, single crystal structure could not be producedachieved. Columnar grains were observed opposite to the heat flowdirection. Fixed furnace and chill temperatures were obtained. However,average temperature gradients vary between 20,03 ile 26,70 oC/cm andaverage growth velocities vary between 0,0191 ile 0,0208 mm/sec.Results showed that, lower gradients for lower furnace temperaturesand higher gradients for higher furnace temperatures were obtained.Increasing furnace temperatures from 900 to 1050 oC caused averagegrowth velocities to decrease while average temperature gradientsincrease. Completely cellular solidificaton occurred inside the columnargrain structures. These cells oriented through the opposite direction ofthe heat flow. Bigger cells existed in the bottom parts of the specimenswhile smaller cells existed through the top parts of the specimens. Thenumber of cells per unit area decreased as the furnace temperatureincreased.