Ötektiküstü Al-20Si-5Fe alaşımının farklı tekniklerle üretimi ve karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada geleneksel döküm ve hızlı katılaştırılmış Al?20Si?5Fe alaşımının mikroyapısal ve mekanik özellikleri rapor edilmektedir. Bu kapsamda, ilk olarak Al?20Si?5Fe, (aksi belirtilmedikçe bütün yüzdeler ağırlıkça yüzdelerdir) mastır alaşımları, Al (%99.99 saflıkta), Si (%99.999 saflıkta), Fe (%99.999 saflıkta) elementleri kullanılarak hazırlanmıştır. Mastır alaşımlar indüksiyon eritme ocağında üretilmişlerdir. Daha sonra, bunların hızlı katılaştırılmış karşıtları Edmund Buhler SC tipi bir eriyik eğirme sistemi ile üretilmiştir. Eriyik eğirme sisteminde, bir boron-nitrür pota içerisinde eritilen eriyik, 250 mbar basınçlı argon gazı yardımı ile 20m/s hızla dönen parlak bir bakır disk üzerine püskürtülmüştür. Bütün üretim süreçleri Ar atmosferinde gerçekleştirilmiştir. Numunelerin mikroyapıları X-ışını difraktometresi (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve geçirimli elektron mikroskobu (TEM) yardımıyla incelenmiştir. Termal analizler diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ile gerçekleştirilmiştir. Mikrosertlik ölçümleri Berkoviç uçlu bir mikrosertlik test cihazı ile yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar göstermiştir ki; Al-Si-Fe alaşımları HEBM tekniğiyle, geleneksel döküme nazaran oldukça ince ve homojen yapılı bir mikroyapı elde edilebilmiştir. Ayrıca bu yöntemle üretilen numunelerde mikroyapı içerisinde mekaniksel özellikleri olumsuz yönde etkileyen intermetalik bileşiklerin oluşmamıştır ve dahası presleme neticesinde malzeme en yüksek nisbi yoğunluğa ulaşmıştır. HEBM tekniğiyle üretilen malzemelerde, öğütme süresi arttıkça tane boyutunun önce arttığı daha sonra da hızla azaldığı saptanmıştır. Üretilen toz numunelerin mikroyapılarının, yassılaşan Al taneleri arasına yerleşmiş Si ve Fe fazlarından oluşan tabakalı bir morfolojiye sahip olduğu görülmüştür.Anahtar Kelimeler: Al-Si-Fe Alaşımı, Eriyik Eğirme, Karakterizasyon, Mekanik Alaşımlama

In this study, the microstructure and mechanical properties of Al?20Si?5Fe alloys have been reported. In this context, elemental Al (99.9% purity), Si (99.999% purity), Fe (99.999 wt.% purity) were used to prepare the master alloys of nominal composition Al?20Si?5Fe, and all percentages are wt.% unless otherwise stated). The master alloys were first produced in an induction heating melter. Then rapidly solidified counterparts of the master alloys were prepared using an Edmund Buhler SC melt-spinner, where the molten alloy in a boron-nitride crucible was ejected onto a polished copper wheel with 20m/s disc velocity by pressurized argon of 250 mbar. All production processes were performed in Ar atmosphere. The structures and microstructures of samples were investigated using X-ray diffractometry (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). Thermal analysis were conducted by a differential scanning calorimetry (DSC). A Berkovic microhardness tester was used for microhardness measurements. The results showed that more homogeous and finer microstructure of Al-Si-Fe alloys was able to be achieved by HEBM than conventional casting technique. No intermetallic phase, which is harmful for the mechanical properties, was formed in the microstructure of the alloys produced by HEBM. Moreover, after the compaction of as-milled powder, the highest relative density was obtained for HEBM alloy. The particle size of as-milled powder was firstly increased and then dramtically decreased with increasing milling time. The microstructure of the powder consisted of Si and Fe particles embedded in the flatten Al particles, which resulted in a lamellar structure.Keywords: Al-Si-Fe Alloy, Melt-spinning, Characterization, Mechanical Alloying