ZK60 magnezyum alaşımının yorulma davranışına ilave elementlerin etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects  additional elements on fatigue behavior of ZK60 magnesium alloy
Yazar: HATİCE SÖNMEZ
Danışman: DOÇ. DR. YUNUS TÜREN
Karabük Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, ZK60 (Mg-6 Zn-0,5 Zr ağ. %) magnezyum alaşımının farklı nadir toprak elementleri ve yüzdeleriyle alaşımlandırılması sonucu yorulma davranışı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Çalışmada, Nd ve Y elementleri ile farklı oranlarda alaşımlandırma yapılmıştır. Bu ilaveler önce ağırlıkça % 0,2, 0,5 ve 1 oranlarında Nd ilavesi şeklinde olmuştur. Ardından 1Nd içeren alaşımlara ağırlıkça % 0,5, 1 ve 2 oranlarında Y ilavesi yapılmıştır. Son olarak, ZK60-1Nd-2Y alaşımlarına ağ. % 0,5 oranında Ca ilave edilmiştir. Magnezyum alaşımları düşük basınçlı döküm sistemi ile üretilmiştir. Ergitme esnasında ortamın atmosferle temasını engellemek için sisteme Argon gazı verilmiştir. Yaklaşık 350 oC'de 16:1 ekstrüzyon oranında , 0,3mm/s hızında ekstrüzyon işlemi gerçekleşmiştir. Daha sonra döküm, homojen ve ekstrüzyon numunelerinden enine-boyuna kesitler alarak mikroyapı görüntülerine bakılmıştır. 
 
Mikroyapı görüntüleri incelendiğinde döküm alaşımlarında alaşımlama miktarının artmasıyla beraber α-Mg tane boyutunda artış gözlemlenmiştir. Homojenleştirme sonrası α-Mg tane boyutu bir miktar daha artmıştır. Ekstrüzyon işleminden sonra tane boyutlarında dökümden sonraki hallerine kıyasla aşırı incelme gözlemlenmiştir. Ekstrüzyon işlemi sonrasında yorulma dayanımlarının saptanması için eksene paralel doğrultuda mekanik olarak parlatılmış düzgün deney numuneleri kullanıldı. Bu numuneler iç çapı 3,8 mm dış çapı 7 mm olarak işlendi. Malzemelerin yorulması Wöhler tipi yorulma test cihazında incelenmiştir. Yapılan mekanik testler neticesinde döküm numunelerinde alaşım miktarının artmasıyla akma gerilmesinde sürekli olarak bir artış gözlemlenmiştir. Çekme gerilmesinde ve uzama değerlerinde ağ. 0,2Nd içeren alaşımlarda artış gözlemlenmiştir. Ekstrüzyon sonrası mekanik özellikler Nd ve Y ilavesiyle ZK60 alaşımlarının çekme ve sertlik sonuçlarında döküme kıyasla daha yüksek akma ve çekme değerleri elde edilmiştir. Yorulma deneyi incelemesi sonucunda ise en yüksek yorulma performansını %0,5 Nd ilaveli ZK60 alaşımı sağlamıştır.

Abstract:
In this study, the effect of ZK60 (Mg-6 Zn-0,5 Zr ag.%) Magnesium alloy on the fatigue behavior as a result of alloying with different rare earth elements and percentages was investigated. In the study, alloying with Nd and Y elements was performed in different ratios. These additions were initially in the form of Nd addition of 0.2, 0.5 and 1 wt%. Then, the alloys containing 1Nd were added with 0.5%, 1 and 2% Y by weight. Finally, the network of ZK60-1Nd-2Y alloys. 0.5% Ca was added. Magnesium alloys are manufactured with low pressure casting system. During the melting process, Argon gas was applied to the system to prevent the atmosphere from contacting with the atmosphere. Extrusion was carried out at a rate of 0.3mm / s at a 16: 1 extrusion ratio of about 350 oC. Then, microstructure images were examined by taking transverse-longitudinal sections from casting, homogeneous and extrusion samples.
 
When the microstructure images were examined, it was observed that the amount of alloying in the cast alloys increased with the increase of the α-Mg grain size. After homogenization, the grain size of α-Mg was increased by nir quantity. After the extrusion process, grain retirement was observed with respect to the grain size after the casting. After the extrusion process, mechanically polished test specimens were used in the direction parallel to the axis to determine fatigue strength. These samples were treated with an internal diameter of 3.8 mm and an outer diameter of 7 mm. The fatigue of the materials was investigated by the Wöhler type fatigue tester. As a result of the mechanical tests, a continuous increase in the yield stress was observed with the increase in the amount of alloy in the casting samples. Network at tensile stress and elongation. Increase in 0.2Nd containing alloys was observed. Mechanical properties after extrusion addition of Nd and Y results in higher tensile and tensile values of ZK60 alloys compared to the cast and hardness results. As a result of fatigue test examination, ZK60 alloy with 0.5% Nd added provided the highest fatigue performance.