Alüminyum tane incelticilerin toz metalurjisi ile üretimi ve döküm performansının incelenmesi
Production of aluminum grain refiners by powder metallurgy and investigation of casting performance
Yazar: RAMAZAN CAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ NAZIM KUNDURACI ; PROF. DR. SÜLEYMAN CAN KURNAZ
Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Alüminyum alaşımları = Aluminum alloys ; Tane inceltme = Grain refining ; Toz metalurjisi = Powder metallurgy

Özet:
Alüminyum ve alaşımlarına uygulanan tane inceltme işlemi uzun süredir endüstriyel olarak kullanılan bir işlemdir. Ticari olarak alüminyumun titanyum ve bor ile ön alaşımlandırılması ile üretilen master alaşımlar kullanılmaktadır. Şuana kadar mekanizması kesin olarak açıklanamamakla birlikte en genel varsayım master alaşım içerisinde yer alan intermetalik bileşikleri sıvı alüminyum içerisinde tane inceltici olarak davrandığı yönündedir. Alüminyum alaşımlarına uygulanan bu işlem sonucu sadece malzemenin tane boyutunda bir küçülme değil ayrıca alaşımın dökülebilirliği, mekanik ve korozif özelliklerinde de önemli iyileştirmeler elde edilmektedir. Ticari olarak yaygın bir şekilde kullanılmasına rağmen her geçen gün artan kalite ihtiyacı sonucu hem endüstriyel hem de özellikle mekanizması ve performansındaki iyileştirmelere yönelik akademik çalışma sayısında artış yaşanmaktadır. 
Bu çalışmada ise Etial 180 alaşımının tane inceltme performansının incelenmesi ve tane inceltme mekanizmasının anlaşılması için toz metalürjisi yöntemi ile üretilen tane incelticiler kullanılmış ve ticari olarak kullanılan tane incelticiler ile karşılaştırılmıştır. Çalışmada Al25Ti, Al25B, Al5Ti1B ve Al5Tİ5B kompozisyonlarına sahip 4 farklı tane inceltici tasarımı yapılmış ve farklı sıcaklıklarda sinterlenmiştir. Akabinde elektrik direnç fırını içerisinde ergitilen Etial 180 alaşımı içerisine ilave edilerek 15 dakika sonunda ve kokil kalıplara dökülmüştür. Standart numune hazırlama işlemlerine göre hazırlanan numunelere mikro yapısal incelemeler, tane boyut ölçümü, korozyon, aşınma ve sertlik testi gerçekleştirilmiştir. Elde edilen bulgulara göre toz metalurjisi ile üretilen tane incelticilerin alaşımın tane boyutunu azaltmada etkili olduğu özellikle tane inceltici içerisindeki bor oranının artması ile tane inceltme performansının arttığı görülmüştür.

Abstract:
Grain refinement applied to aluminum and its alloys is a process that has been used industrially for a long time. Master alloys produced by pre-alloying aluminum with titanium and boron are used commercially. Although the mechanism has not been clearly explained until now, the most general assumption is that the intermetallic compounds in the master alloy act as grain refiners in liquid aluminum. As a result of this process applied to aluminum alloys, not only a reduction in the grain size of the material is achieved, but also significant improvements in the castability, mechanical and corrosive properties of the alloy. Although it is widely used commercially, there is an increase in the number of academic studies, both industrially and especially for improvements in its mechanism and performance, as a result of the increasing need for quality.
In this study, grain refiners produced by powder metallurgy method were used to examine the grain refinement performance of the Etial 180 alloy and to understand the grain refinement mechanism and were compared with commercially used grain refiners. In the study, 4 different grain refiners with Al25Ti, Al25B, Al5Ti1B and Al5Ti5B compositions were designed and sintered at different temperatures. Afterwards, Etial 180 alloy melted in the electric resistance furnace was added to it and poured into permanent molds after 15 minutes. Microstructural studies, grain size measurement, corrosion, wear and hardness tests were performed on the samples prepared according to standard sample preparation procedures. According to the findings, the grain refiners produced by powder metallurgy It was observed that the grain refinement performance increased with the increase of boron ratio in the grain refiner.