Al-25Zn-3Cu alaşımının yorulma özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada Al-25Zn-3Cu alaşımı kokil kalıba döküm yöntemiyle üretildi. Üretilen alaşımın yapı ve mekanik özellikleri belirlendikten sonra dökülmüş ve ısıl işlem görmüş durumlardaki yorulma özellikleri bir dönel eğmeli yorulma deney düzeneği yardımıyla incelendi. Bulunan sonuçlar Al-12Si alaşımı ile aynı koşullarda elde edilen bulgularla karşılaştırıldı. Al-25Zn-3Cu alaşımının dökülmüş durumdaki içyapısının alüminyumca zengin ? dendritleri, ötektoid ? + ? fazları ve bakırca zengin ? (CuAl2) parçacıklarından oluştuğu görüldü. Uygulanan homojenleştirme ve T6 ısıl işlemleri sonucunda alaşımın dendritik yapısının tamamen ortadan kalktığı ve bunun yerini geniş ? taneleriyle çinkoca zengin çökeltilerin aldığı gözlendi. Söz konusu ısıl işlemlerin bu alaşımın sertliği ile çekme ve basma dayanımlarının artırdığı, kopma uzamasını ise azalttığı belirlendi. Al-25Zn-3Cu alaşımından en yüksek yorulma dayanımı T6 ısıl işlemi görmüş, en düşük yorulma dayanımı ise dökülmüş durumlarda elde edildi. Söz konusu alaşımın yorulma dayanımı bakımından Zn-40Al-(2-3)Cu alaşımları ile hemen hemen aynı, Al-12Si alaşımından ise çok daha üstün olduğu görüldü. Al-25Zn-3Cu alaşımının yorulma dayanım sınırı ile akma dayanımı arasında yer alan gerilme aralığındaki yorulma davranışının Basquin eşitliği ile ifade edilebileceği belirlendi. Bu alaşımın genelde gevrek sayılabilecek bir kırılma davranışı sergilediği görüldü, ancak kırılma yüzeylerinin ? bölgelerinde belirgin yorulma izlerine rastlandı. Anahtar Kelimeler: Al-25Zn-3Cu Alaşımı, Yorulma özellikleri, Basquin eşitliği, Kırılma yüzeyi, Mekanik özellikler,

In this study, Al-25Zn-3Cu alloy was prepared by permanent mould casting. Fatigue properties of the alloy were investigated in the as-cast and heat treated conditions using a rotating bending fatigue test machine after determining its microstructural features and mechanical properties. The results obtained from this alloy were compared to those obtained from Al-12Si alloy under the same test conditions. It was observed that the microstructure of the Al-25Zn-3Cu alloy in the as-cast condition consisted of aluminiumrich ? dendrites, eutectoid ? + ? phases and ? (CuAl2) particles. The homogenization and T6 heat treatments removed the dendritic microstructure of the alloy and produced a large grained microstructure together with zinc-rich precipitates. The hardness and tensile and compressive strengths of the alloy increased, but its elongation to fracture decreased after heat treatments. The Al-25Zn-3Cu alloy exhibited the lowest and the highest fatigue strengths in the as-cast and T6 heat treated conditions, respectively. The fatigue strength of the Al-25Zn-3Cu alloy was found to be almost the same as those of Zn-40Al-(2-3)Cu alloys, but much superior to that obtained from the Al-12Si alloy. It was observed that the fatigue behaviour of Al-25Zn-3Cu alloy can be expressed by Basquin equation for the stress range between endurance limit and yield stress. The fatigue samples of the Al-25Zn-3Cu alloy exhibited mainly brittle fracture behaviour, but some regions of the fracture surface corresponding to ? grain revealed fatigue striations. Key Words: Al-25Zn-3Cu Alloy, Fatigue properties, Basquin equation, Fracture surface, Mechanical properties, Heat treatment,