Aa7075 alüminyum alaşımında yaşlandırma ve yeniden çözeltiye alma sonrası yeniden yaşlandırma (RRA) işlemleri ile özellik değişimlerinin incelenmesi
Investigation of property changes with aging and retrogression and reaging (RRA) treatment in aa7075 alloy
Yazar: GÖKHAN ÖZER
Danışman: PROF. DR. AHMET KARAASLAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Üretim Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, AA7075-T651 alaşımına 180, 200, 240, 280, 320 ve 370°C sıcaklıklarında ve 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 ve 120 dakika sürelerinde retrogresyon işlemi uygulanmıştır. Retrogresyon sonrası yeniden yaşlandırma işlemi, T6 koşullarında (120°C'de 24 saat) yapılmıştır. Isıl işlem uygulanmış numunelerin mekanik özellikleri, çekme, V-Charpy (darbe) ve sertlik testleri, fiziksel özellikleri ise elektrik iletkenliği ve korozyon testleri (tabakalaşma korozyonu ve tanelerarası korozyon) ile belirlenmiştir. Numunelerin makro ve mikroyapı özellikleri ise, stereo mikroskop, ışık mikroskobu, enerji dağılımı X-ışını spektroskopisi (EDS), X-ışını kırınım yöntemi (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve geçirimli elektron mikroskobu (TEM) ile tespit edilmiştir.
Elde edilen sonuçlar; alaşımın mekanik ve fiziksel özelliklerindeki değişimin, tane sınırlarındaki çökeltilerin boyut ve dağılımları ile ilişkili olduğunu ortaya koymuştur. Farklı koşullarda uygulanan ısıl işlemler sonrasında gerçekleştirilen karakterizasyon sonuçlarına göre, tane içi ve tane sınırındaki çökeltilerin boyut ve dağılımı, çökeltilerin bileşimi ve buna göre malzemenin mekanik özelliklerindeki değişimin tespit edilmesi, çalışmanın temelini oluşturmaktadır.
Bu çalışmada, ayrıca AA7075 alaşımına farklı süre ve sıcaklıklarda uygulanan RRA işlemlerinin alaşımın tane sınırı morfolojisi ve elektrik iletkenliği değişimlerine bağlı olarak tabakalaşma korozyonu üzerine etkileri araştırılmıştır. AA7075 alaşımının tabakalaşma korozyonu hassasiyeti tane sınırındaki çökeltilerin dağılım, boyut, sürekli veya süreksiz ağ yapısı ve elektrokimyasal davranışı ile ilgilidir. Ayrıca elektrik iletkenliğindeki değişimler de korozyon dayanımını etkilemektedir. Tabakalaşma korozyonu çözeltisi ASTM G34-97 standardına uygun olarak hazırlanmış olup numuneler 48 saat aralıksız çözeltide tutularak alaşımın tabakalaşma korozyonuna karşı hassasiyeti, elektrik iletkenlik ölçümleri, çözelti pH ölçümleri ile stereo mikroskop ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntüleri ile tespit edilmiştir. Elde edilen bulgular neticesinde RRA işlemlerinin AA7075 alaşımında elektrik iletkenliği ile tane sınırı yapısını değiştirerek T651 durumuna göre tabakalaşma korozyonu dayanımını arttırdığı tespit edilmiştir.
Tanelerarası korozyon (TAK) deneyleri ise ASTM G110-92 standardına uygun olarak yapılmış olup, numuneler 24 saat süresince TAK çözeltisinde tutularak, alaşımın TAK' na karşı hassasiyeti ağırlık kaybı tespiti, makro ve mikroyapı incelemeleri ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizleri ile tespit edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, RRA işlemlerinin AA7075 alaşımında tane sınırı morfolojisini değiştirerek, TAK dayanım değerinin arttığı belirlenmiştir.

Abstract:
In this study a retrogression process has been applied to AA7075-T651 alloy at 180, 200, 240, 280, 320 and 320°C for 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 and 120 minutes. After the retrogression, aging treatment was reapplied with T6 conditions (120°C for 24 hours). The mechanical properties of aged samples were determined by tensile, V-Charpy and hardness tests and also, physical properties of samples were determined by electrical conductivity and corrosion (exfoliation and intergranular) tests. Moreover, macro and microstructural properties were characterized by light microscope, stereo microscope, energy dispersive spectroscopy (EDS), X-ray diffraction analysis (XRD), scanning electron microscope (SEM) and transmission electron microscope (TEM).  
Obtained results; the change in the mechanical and physical properties of the alloy is related to the size and distribution of precipitates in the grain boundaries. According to the results of the characterization carried out after the thermal treatment applied in different conditions, the size and distribution of precipitates and grain boundary precipitates, the composition of precipitates and the determination of the changes in the mechanical properties of the precipitates constitute the basis of the study.
In this study, also the effect of RRA processes applied to AA7075 alloy at different time and temperature on the effect of grain boundary morphology and electrical conductivity changes on exfoliation corrosion were investigated. AA7075 alloys susceptibility to exfoliation corrosion is related to distribution and size of precipitate within grain boundary, continuity within grain boundary and electrochemical behaviour. Distribution and size of precipitate in the grain also effects the conductivity of the material. The effect of different temperatures and time periods of RRA temper on exfoliation corrosion of AA7075 alloy is examined in this study.  Exfoliation corrosion (EXCO) solution was prepared in accordance with ASTM G34-97 standard and the samples were kept in the solution for 48 hours. After the samples were processed in the solution, the susceptibility of the alloy to exfoliation corrosion, its electrical conductivity and pH values of the solution were determined using microstructure scanning. It was determined that exfoliation corrosion resistance value and electrical conductivity changed in relation to chosen temperature and time of RRA temper.
The IGC solution was prepared according to ASTM G110-92 standard and the samples were kept in the solution for 24 hours. Susceptibility of the alloy to IGC was determined by weight loss detection, macro and microstructure studies and scanning electron microscope (SEM) analyses. According to the results obtained, it was determined that the RRA processes in the AA7075 alloy change the grain boundary morphology and decrease the IGC corrosion susceptibility.