Alüminyum 7050 alaşımında homojenleştirmenin mikroyapı, mekanik ve fiziksel özellikler üzerine etkisi

Abstract

Al-Zn-Mg-Cu sisteminde olan 7XXX aluminyum alaşımları, ısıl işlem uygulanabilen alaşımlardır ve çoğunlukla yüksek performanslı yapısal havacılık ve taşımacılık uygulamalarında kullanılır. Sadece döküm koşulları değil aynı zamanda ısıl işlem süreçleri de bu alaşımların mekanik, fiziksel ve kimyasal özelliklerini geliştirmekte oldukça önemlidir. Bu çalışmada, döküm, homojenize edilmiş, ekstrüze edilmiş ve yaşlandırılmış konumlarında AA7050 alaşımlarının mikroyapısal ve mekanik özellikleri araştırılmıştır. Alaşım biyet olarak üretilmiş olup daha sonrasında 470°C'de 12, 16 ve 20 saatlik sürelerde homojenize edilmiştir. Döküm malzeme dendritik bir matriks ve birçok intermetalik (baskınca MgZn2) içermektedir ve bu intermetaliklerin miktarı α matriksin deformasyon kabiliyetini arttırabilmek için homojenleştirme ile azaltılabilmiştir. Ekstrüzyon sonrası, intermetaliklerin α fazı içerisinde homojen dağılım gösterdiği bir matriks elde edilmiştir. Çözeltiye alma, su verme ve yaşlandırmayı içeren konvansiyonel ısıl işlemler de uygulanmış olup, hem elektriksel iletkenlik hem de sertlik değişimleri ölçülmüştür. Avrami kinetiğinin belirlenmesinde, elektriksel iletkenlik değişimi kullanılmıştır ve homojenleştirme süresinin artması ile çökelti kinetiğinin yaşlandırma boyunca arttığı ortaya konulmuştur. Yaşlandırılmış alaşımlar, döküm ve ekstrüze konumlarına göre daha yüksek mekanik özelliklere sahiptir. Çalışılan alaşımların mekanik özellikleri, homojenleştirme süresinden de etkilenmiştir. Ekstrüzyon öncesi 20 saat homojenleştirilen ve 185°C'de 8 saat yaşlandırılan alaşım, en yüksek sertliğe (187HV0.1), akma mukavemetine (531 MPa) ve çekme mukavemetine (604 MPa) sahiptir.

7XXX aluminum alloys, based on the Al-Zn-Mg-Cu system, are heat treatable and commonly used in high-performance structural aerospace and transportation applications. Not only cast conditions but also heat treatment procedures are very important in order to enhance mechanical, physical and chemical properties of these alloys. In this study, microstructural and mechanical properties of cast, homogenized, extruded and aged AA7050 alloys were investigated. The alloy was produced as billet material and then homogenized at 470°C for 12, 16 and 20 h. As cast material consisted of a dendritic matrix and several intermetallics (dominantly MgZn2) and the amount of these intermetallics could be decreased due to homogenization in order to enhance deformation capability of α matrix. After extrusion, a matrix having homogenously distributed intermetallics within α phase was obtained. Conventional heat treatments consisting of solution annealing (475°C, 30 min.), quenching and aging (120 and 185°C, 0-48h) was also performed and the variation of both electrical conductivity and hardness was measured. In order to obtain Avrami kinetics, the variation of electrical conductivity was used and it was concluded that as the homogenization duration was increased precipitation kinetics increased during aging. As aged alloys had higher mechanical properties compared to both as cast and extruded ones. The mechanical properties of the studied alloy were also affected by the homogenization duration. The alloy, firstly homogenized for 20 h before extrusion and then aged at 185°C for 8 h had the highest hardness value (187 HV0.1), yield strength (531 MPa) and tensile strength (604 MPa).