6013 alüminyum alaşımının özelliklerine ısıl işlem ve deformasyon parametrelerinin etkileri

Abstract

Alüminyum ve alaşımları, düşük yoğunluk, yüksek spesifik dayanç ve korozyon direnci gibi özellikleri sayesinde günümüzde özellikle otomotiv ve havacılık-uzay endüstrisinde en çok kullanılan malzemelerdendir. 6XXX serisi alüminyum alaşımlarından olan 6013, ilk olarak havacılık endüstrisinde kullanılmak üzere geliştirilmiş, daha yakın zamanda ise otomotiv endüstrisinde 6061 alaşımına alternatif olarak kullanılmıştır. 6013 gibi çökelmeyle sertleşebilen alüminyum alaşımlarında deformasyonun yaşlandırma kinetiğine etkisi yaygınlıkla araştırılan konulardandır. Son dönemlerde ise literatürde kriyojenik deformasyon üzerine çalışmalar ivme kazanmıştır. Kriyojenik sıcaklıklarda dinamik geri kazanımın baskılanması ile elde edilen ultra ince taneli yapı ile yaşlandırma ısıl işlemi sonucu oluşan çökeltilerin bileşke etkisi sayesinde yüksek mukavemetle süneklik birarada elde edilebilmektedir. Bu çalışma kapsamında, daha önce literatürde ele alınamamış olan hem oda sıcaklığında hem de kriyojenik sıcaklıkta (-196C) haddelemenin 6013 alaşımının yaşlanma davranışına ve mekanik özelliklerine etkisi incelenmiştir. Bu amaçla, 480°C'de 1 saat çözeltiye alınan plakalar, %25-75 arası değişen deformasyon miktarlarında haddelendikten sonra 190°C'de değişen sürelerde yapay yaşlandırılmıştır. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve X-ışını difraksiyonu (XRD) analizleri ile sertlik ve çekme testleri kullanılarak mikroyapısal ve mekanik özellikler değerlendirilmiştir. Yapılan analizler neticesinde artan deformasyon miktarı ve düşen deformasyon sıcaklığı ile birlikte pik yaşlanma süresinin kısaldığı, en yüksek mukavemetin ise %75 kriyojenik deformasyon sonrasında elde edildiği tespit edilmiştir.Anahtar Sözcükler: Kriyojenik, Haddeleme, Yaşlandırma, Termomekanik işlem, Çökelme sertleşmesi

Aluminum and its alloys are among the most widely used materials, especially in the automotive and aerospace industries due to their low density, high specific strength and corrosion resistance. 6013, one of the 6XXX series aluminum alloys, which was first developed for the aerospace industry, has recently been used as an alternative to 6061 alloy in the automotive industry. The effect of deformation on aging kinetics in precipitation hardenable aluminum alloys, such as 6013, is one of the most widely studied subjects. Recently, studies on cryogenic deformation have gained momentum in the literature. High strength and ductility can be obtained together due to the combined effect of ultra-fine grain structure, due to the suppression of dynamic recovery at cryogenic temperature, and precipitates that formed by aging heat treatment. In this study, the effect of rolling at both room temperature and cryogenic temperature (-196 °C) on aging behavior and mechanical properties of 6013 alloy, which has not been studied in literature before, was investigated. With this aim, the plates, which solutionized for 1 hour at 480 °C, were artificially aged for varying times at 190°C after rolling with deformation amounts ranging from 25% to 75%. Microstructural and mechanical properties were evaluated using scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) analyses, hardness and tensile tests. As a result of the analyses, it was observed that peak aging time was shortened with increasing deformation amount and decrease in deformation temperature, and the highest strength was obtained after 75% cryogenic deformation.Keywords: Cryogenic, Rolling, Aging, Thermomechanical process, Precipitation hardening