Alüminyum silisyum ötektik alaşımının mikroyapı ve mekanik özelliklerinin elektrik alana bağlılığının incelenmesi
Investigation of microstructure and mechanical properties dependences on static electrical field in the aluminium silicon eutectic alloy
Yazar: SEMİH BİRİNCİ
Danışman: PROF. DR. NECMETTİN MARAŞLI
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, katılaşma sırasında erimiş Al-%12.6ağ. Si ötektik alaşımı uygulanan statik elektrik alanının yön ve büyüklüğünün katılaşma, sertlik (HB) ve nihai gerilme mukavemeti (σUTS) gibi mikroyapı ve mekanik özellikler üzerindeki etkisi araştırmak amaçlanmıştır.. Bu amaca ulaşmak için, durgun elektrik alanı altında yönlü katılaştırma için bir cihaz özel olarak tasarlanmıştır.
Al ve Si'nin yeterli ağırlıklı metalleri ergitildiğinde, ergimiş alaşım homojenleştirilmesi için karıştırılmıştır. Ergimiş alaşımın homojenleştirilmesinden sonra, önceden ısıtılmış ısıtma fırınına yerleştirilen soğutma tankına erimiş alaşım içeren grafit pota yerleştirilmiştir. Farklı büyüklüklere sahip pozitif ve negatif statik elektrik alanları (sırasıyla E+ ve E−), Al-12.6 ağ. % Si ergimiş ötektik alaşımına uygulanmıştır ve daha sonra aşağıdan yukarıya doğru yönlendirilmiştir. Statik elektrik alanının mikroyapı üzerindeki etkisi, elektrik alan yönü katı-sıvı arayüzey büyüme yönüyle aynı veya zıt olduğunda gözlenmiştir. Farklı E+ ve E− değerleri ile katılaştırılmış Al-12.6% Si ötektik alaşımı için ötektik çubuk aralıkları (𝜆𝜆), sertlik (HB) ve çekme dayanımı (σUTS) ölçülmüştür. E ve EGS(Ötektik tane boyutu) değerleri sırasıyla E+ ve E− değerlerinin artmasıyla artar ve azalırken, HB ve σUTS değerleri sırasıyla Al-12.6 ağ.% Si'de sırasıyla E+ ve E− değerlerinin artmasıyla azalmış ve artmıştır. Son olarak, aralarındaki ilişkiler doğrusal regresyon analiz metoduyla belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, the effect of the direction and magnitude of the static electric field applied molten Al-12.6 wt % Si eutectic alloy during the solidification, on microstructure and mechanical properties such as hardness (HB) and ultimate tensile strength (σUTS) were aimed to investigate. To achieve this goal, an apparatus for directional solidification under the static electric field was specially designed.
When the sufficient weighted metals of Al and Si were melted, the molten alloy was mixed to get homogenisation. After homogenization of the molten alloy, the graphite crucible contains molten alloy was placed on the cooling tank inserted into the preheated heating furnace. The positive and negative static electrical fields (E+ and E, respectively) with different magnitudes were applied into the Al-12.6 wt % Si molten eutectic alloy and then it was directionally solidified from bottom to upward. The influence of the static electrical field on microstructure was observed when the electrical field direction is same or opposite with the solid-liquid interface growth direction. The eutectic rod spacings (𝜆𝜆), hardness (HB) and ultimate tensile strength (σUTS) for the Al-12.6 wt % Si eutectic alloy solidified with the different values of E+ and E- were measured. The values of σUTS and EGS increase and decrease with increasing the values of E+ and E-, respectively while the values of HB and σUTS decrease and increase with increasing the values of E+ and E-, respectively in the Al-12.6 wt % Si eutectic alloy. Finally, the relationships between them were determined with linear regression analysis.