Melt spinning metoduyla ağırlıkça %91Al-%6Ni-%2Cu-%1Si alaşımının üretilmesi ve üretilen numunelerin fiziksel özelliklerinin incelenmesi
The production of rapidly solidified wt. %91Al-%6Ni-%2Cu-%1Si alloy by the melt spinning method and investigation of their physical properties
Yazar: ERCAN KARAKÖSE
Danışman: PROF.DR. MUSTAFA KESKİN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2004
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Melt Spinning Metoduyla Ağırlıkça %91Al-%6Ni-%2Cu-%lSi Alaşımının Üretilmesi Ve Üretilen Numunelerin Fiziksel Özelliklerinin İncelenmesi ÖZET Al-Ni-Cu-Si alaşımları sıvı durumundan geleneksel kütük (ingot) dökümü ve melt spinning (MS) olmak üzere iki farklı yöntemle katılaştırıldı. İlk olarak ağırlıkça %91 Al- %6Ni-%2Cu-%lSi içeren Al-Ni-Cu-Si alaşımları, %99,99 saflıklı Al-Ni-Cu ve Si metallerinin vakum altına alınmış bir grafit pota içerisinde eritilmesiyle kütük tarzda üretildi. Üretilen kütük malzemeler, hızlı katılaştırılmış şeritleri üretmek için önceden hazırlanmış MS sisteminde kullanılmak amacıyla parçalandı. Daha sonra bu kütük parçalar MS sistemindeki grafit pota içerisinde yeniden ergitilerek şerit halinde üretildi. Bu sistemde, 850 °C de bulunan ergimiş metal alaşımı 13, 15, 20, 25, 27, 30, 32 m/s ve 35 m/s hızla dönen pirinç disk üzerine argon basıncı ile püskürtüldü. Böylece, 54 um - 150 um kalınlığında, 2 mm - 5 mm genişliğinde ve 30 cm - 250 cm uzunluğunda hızlı katılaştırılmış şeritler üretildi. X-ışınları çalışmaları, Brisker AXS D8 difraktometresi ile nikel filtre kullanılmış Cute ışını ile yapıldı. Al-Ni-Cu-Si alaşımı ve şeritlerinin kristal sistemi FCC olarak bulundu. Mikrosertlik ölçümleri Olympus Vickers Mikrosertlik test cihazıyla ingot numunelerde 10 g ve şeritlerde 2.5 g' lık yük kullanılarak yapıldı. Kaydedilen bütün mikrosertlik değerleri, en az beş ölçüm sonucunun ortalaması alınarak elde edilmiştir. Şeritlerin mikrosertliklerinin diskin dönme hızına bağlı olduğu bulundu. Şeritlerin mikrosertlik değerinin ingot alaşımın mikrosertlik değerinden daha büyük olduğu görüldü ve disk hızının artmasıyla şeritlerin mikrosertlik değerlerinin arttığı gözlendi. Son olarak, Hızlı katılaştırma mikroyapı inceleme çalışması LEO 440 SEM (tarama elektron mikroskobu) ve Olympus BH2 optik mikroskobu (OM) sk hızı veya soğutma hızıyla nde homojen şekilde dağılmış n mikroyapısmdaki Ni-Cu-Si kullanılarak yapıldı. Kaba tanecik ölçülerinin, artan d: azaldığı bulundu. Mikroyapı, Al matriks elemanı içerisinde homojen şekilde dağılmış küçük Ni-Cu-Si parçacıklarından oluşmuştur. Şeritler: parçacıkları boyutları, ingot alaşımların mikroyapılarındaki parçacık boyutlarıyla mukayese edildiğinde çok küçüktür. Fazların kimyasal analizi SEM ile birleştirilmiş enerji dağılım x-ışını spektrometresi (EDS) ile yapıldı ve kristal taneciklerin Al-Ni-Cu ve Si içerdiği bulundu. Anahtar Sözcükler : Al-Ni-Cu-Si alaşımı, melt spinning, hızlı katılaştırma

Abstract:
The Production of Rapidly Solidified wt. %91Al-%6Ni-%2Cu-%lSi Alloy By the Melt Spinning Method and Investigation of Their Physical Properties ABSTRACT Al-Ni-Cu-Si alloy was solidified from the liquid state using two methods: the conventional ingot casting and the melt spinning (MS) process. Firstly, Al-Ni-Cu-Si alloy containing %91Al-%6Ni-%2Cu-%lSi were manufactured in the ingot manner by melting 99,99% pure Al-Ni-Cu and Si metals in a graphite crucible under vacuum. The produced ingot materials were put into pieces to be used in the MS system, established in advance, in order to produce melt spun ribbons. Then, the sectioned ingot materials are remelted in a graphite crucible and spun into ribbons by means of the MS system. In this system, a stream of the molten alloy with a temperature of 850 °C was ejected by argon pressure on to the brass wheel rotating at a surface velocity of 13, 15, 20, 25, 27, 30, 32 m/s and 35 m/s. Thus, the rapidly solidified ribbons having a thickness of 54 jim to 150 um, width of 2 mm to 5 mm and length of 30 cm to 250 cm were produced. X-ray diffraction (XRD) studies were performed on a Bruker AXS D8 diffractometer using Cuto radiation with a nickel filter. Crystal structure of Al-Ni-Cu-Si alloys and ribbons were found to be FCC. Microhardness measurements were performed using an Olympus Vickers Microhardness Tester a 10 g and 2.5 g loads were used for ingot samples, and ribbons respectively. All the reported microhardness values are the average of at least five individual measurements. It was found that microhardness of ribbons depends on the disk speed. It was observed that ribbons microhardness higher than the microhardness of the ingot alloy, and microhardness of the ribbons increases with disk speed. Finally, the rapidly solidified microstructures have been studied by LEO 440 scanning electron microscopy (SEM) and Olympus BH2 Optical microscopy (0M). Rough grain sizes decrease with increasing disk speed or cooling rate. The microstructure consisted of small Ni-Cu-Si particles homogeneously distributed throughout a matrix of Al. The Ni-Cu-Si partide size in the microstructure of the ribbons is too small to compare with particle size in the microstructure of the ingot alloys. Chemical composition of the phases was obtained with the energy dispersive X- ray analyser (EDS) attached to the SEM. It was found that the crystalline grains contain Al-Ni-Cu and Si by the EDS curves. Keywords : Al-Ni-Cu-Si alloy, melt spinning, rapidly solidification