Eriyik eğirme yöntemi ile Al-Si-Fe-TM (TM=B, Ni, Nb) alaşımlarının üretilmesi ve karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada Ni katkısının geleneksel döküm ve hızlı katılaştırma tekniği ile üretilen Al-Si-Fe-Nb ve Al-Si-Fe-B alaşımlarının mikroyapı ve mekanik özellikleri üzerindeki etkileri sistematik olarak incelenmiştir.Birinci bölümde, geleneksel döküm Al-20Si-9Fe-1.2Nb ve Al-20Si-9Fe-1.2B alaşımlarının mekanik ve mikroyapı özellikleri ile bu alaşımlara yapılan Ni ilavesinin etkileri incelenmiştir. Sonuçlar, incelenen alaşımların mikro yapılarının temel olarak, birincil Si parçacıkları, β-fazı, δ-fazı ve α-Al matrisinden oluştuğunu göstermiştir. Al-Si-Fe-Nb alaşımına yapılan Ni ilavesinin hem Si taneciklerinin hem de Fe-içeren intermetalik fazların kabalaşmasına neden olduğu tespit edilmiştir. Bununla birlikte Ni ilavesi Al-Si-Fe-B alaşımının mikro yapısında dikkate değer bir incelmeye neden olmuştur. Ayrıca, yapılan Ni katkısı alaşımların mikro-sertlik değerleri üzerinde de önemli değişikliklere yol açmıştır. Al-20Si-9Fe-1.2Nb alaşımına yapılan Ni ilavesi sertlik değerinin 101 Hv'den 114 Hv'ye yükselmesine sebebiyet verirken, Al-Si-Fe-B alaşımında ise sertlik değerinin dikkate değer bir şekilde 157 Hv den 114 Hv ye düşmesini sağlamıştır. İkinci bölümde ise, yukarıda belirtilen Al alaşımlarının hızlı katılaştırılmış karşıtları eriyik eğirme tekniği ile şerit formunda üretilmiştir. Hızlı katılaştırılımış Al-20Si-9Fe-1.2B alaşımına yapılan Ni katkısının, Al matrisi içerisinde Si katı çözünürlüğünü arttırdığı ve mikrosertlik değerini ise 215 Hv den 272.2 Hv çıkardığı gözlenmiştir. Al-Si-Fe-Nb şeritlerinde ise Ni katkısı, mikrosertlik-sertlik değerlerini hafif bir şekilde yükselterek 206.6 Hv'den 211.6 Hv'ye çıkarmıştır. Öte yandan üretilen alaşımların kristalografik analizlerinden Al-Si-Fe-Nb, Al-Si-Fe-Nb-Ni ve Al-Si-Fe-B alaşımlarının kısmen amorf yapıda, Al-Si-Fe-B-Ni alaşımının ise tamamen amorf olduğu tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Al-esaslı alaşımlar, eriyik eğirme, hızlı katılaştırma, amorf malzemeler.

In the present study, the effect of Ni additions on microstructure, morphology, mechanical and creep properties of the Al-Si-Fe-Nb and Al-Si-Fe-B alloys were systematically investigated.In the first part, the effect of Ni addition on the microstructure evolution and mechanical properties of conventional cast Al-20Si-9Fe-1.2Nb and Al-20Si-9Fe-1.2B alloys were investigated. Results exhibited that the as-cast microstructure of studied alloys were mainly consisted of primary Si particles, β-phase, δ-phase and α-Al matrix. Ni addition resulted in coarsening both of Si particles and Fe-bearings in case of Al-Si-Fe-Nb alloy, in contrast the microstructure of Al-Si-Fe-B alloy was significantly refined. Hardness value was improved by Ni addition, was relatively increased from 101 Hv in Al-20Si-9Fe-1.2Nb alloy to 114 Hv in Al-20Si-9Fe-1.2Nb-6Ni alloy, while it was decreased from 156.9 Hv in as cast Al-Si-Fe-B alloy to 114 Hv in as cast Al-Si-Fe-B-Ni alloy.In the second part, the above mentioned Al-alloys were further processed by melt-spinning technique, morphology and mechanical properties of resulted melt-spun Al-20Si-9Fe-1.2Nb, Al-20Si-9Fe-1.2Nb-6Ni, Al-20Si-9Fe-1.2B and Al-20Si-9Fe-1.2B-6Ni (at wt. %) ribbons were investigated in order to study the effect of Ni addition. It is observed that Ni addition increases Si solid solubility in α-Al matrix in both studied melt-spun Al-alloys. The obtained ribbons of Al-Si-Fe-Nb, Al-Si-Fe-Nb-Ni and Al-Si-Fe-B alloys were partially amorphous, while melt-spun Al-Si-Fe-B-Ni ribbons were fully amorphous. Vickers micro-hardness value has a slight increment from 206.6 Hv in Al-Si-Fe-Nb ribbons to 211.6 Hv in Al-Si-Fe-Nb-Ni ribbons, while it is drastically increased from 215 Hv in Al-Si-Fe-B ribbons to 272.2 Hv in Al-Si-Fe-B-Ni ribbons. Key Words: Al-based alloy, melt-spinning, rapid solidification, amorphous materials.