Havacılıkta kullanılan 2000 ve 6000 serisi alüminyum alaşımlarının mekanik ve korozyon davranışlarında kriyojenik işlemin etkisi

Abstract

Alüminyum alaşımları hafif, korozyon direnci ve mekanik özelliklerinin iyi olmasından dolayı farklı sektörlerde kullanılmaktadır. Havacılık sektöründe mukavemet istenen yerlerde 2000 serisi ve yapısal uygulamalarda 6000 serisi tercih edilmektedir. 2000 serisi içinde başlıca Cu elementi, 6000 serisinde ise Si ve Mg elementleri mevcuttur. Bu alaşımlar ısıl işleme yatkın alaşımlardır; 2000 serisine uygulanan ısıl işlem sonunda mukavemette artış kazanılırken korozyon özelliklerinde düşüş, 6000 serisinde ise korozyon özelliklerinde ve şekil alma kabiliyetinde artış sağlar. Son yıllarda, alüminyum alaşımlarının mekanik ve korozyon özelliklerini iyileştirmek için -196 oC'de farklı sürelerde kriyojenik ısıl işlemi uygulanmaktadır. Bu işlem sonunda mikroyapıda tanelerin incelmesi ve ikincil fazların (intermetallik fazların)homojen dağıldığı gözlemlenmiştir. Bu değişim mekanik ve korozyon özelliklerinde iyileşme sağlamıştır. Yapılan çalışmada, havacılıkta kullanılan 2024-T0, 2024-T3, 6061-T0 ve 6061-T6 alüminyum alaşımlarına 8 h, 16 h ve 24 h sürelerde kriyojenik ısıl işlemi uygulanarak mekanik ve korozyon özellikleri incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, kriyojenik ısıl işlem görmüş 2024-T3 ve 6061-T6 numunelerde % 14 sertlik artışı gözlemlenmiştir. Sertlik değeri 2024-T3 için 24h kriyojenik ısıl işlem sonunda 155 HV değerine ulaştı. Ayrıca, 6061-T6 alaşım için 24 h kriyojenik işlem sonunda 129 HV değerine ulaşmıştır. Çekme deneyi sonucunda 2024-T3-8h numune çekme mukavemeti ve % uzama değerleri diğer 2024-T3 numunelere göre yüksek bulunmuştur. Diğer taraftan, 6061-T0 için akma mukavemetinde 6061-T0-16h ve 6061-T0-24h numunelerde % 2 artış sağlanmıştır. Ayrıca 6061-T6 için en yüksek akma mukavemeti değeri 16 h kriyojenik ısıl işlem sonrası gözlemlenmiştir. Korozyon deneyleri sonuçları incelendiğinde, passivasyon bölgesi tüm numunelerde gözlemlenmiştir. Serbest korozyon potansiyeli ölçümü deneyinde 6061-T6-8h diğer 6061-T6 numunelere göre korozyon potansiyeli daha anodik bulunmuştur. Diğer taraftan EIS sonuçları incelendiğinde 6061-T6 ısıl işlem görmüş numunelerin koroyzon direnci daha yüksek tespit edilmiştir.

Aluminum alloys are used in different sectors for their lightweight, corrosion resistant and have good mechanical properties. In the aviation industry and in structural applications where strength is required 2000 series and 6000 series is preferred. In the 2000 series, Cu and in the 6000 series Si and Mg are major elements available. These alloys are heat treatable alloys; At the end of the heat treatment applied to the 2000 series, an increase in strength is gained in adverse corrosion decrease while in the 6000 series an increase in corrosion properties and shaping ability. In recent years, to improve the mechanical and corrosion properties of the aluminum alloys cryogenic heat treatment is applied in different times at -196 oC. At the end of this process, it was observed in the microstructure a secondary phases (intermetallic phases) were homogeneously dispersed and the grains is thinned. This change in microstructureimproved the mechanical and the corrosion properties. In this study, the mechanical and corrosion properties of 2024-T0, 2024-T3, 6061-T0 and 6061-T6 aluminum alloys used in aviation were investigated by applying cryogenic heat treatment for 8 h, 16 h and 24 h. According to the results obtained, the hardness increased about 14 % after cryogenic heat treatment fort he alloy 2024-T3 and 6061-T6 samples. The hardness value reached 155 HV after 24h of cryogenic heat treatment for 2024-T3. In addition, it reached 129 HV for 6061-T6 alloy after 24 h cryogenic treatment. On the other hand, , an 2% increase was achieved in yield strength for 6061-T0-16h and 6061-T0-24h samples compared to 6061-T0. In addition, the highest yield strength value for 6061-T6 was observed after 16 h cryogenic heat treatment. When the corrosion test results were examined, the passivation zone was observed in all samples. In the free corrosion potential measurement test, the corrosion potential of 6061-T6- 8h was found to be more anodic than the other 6061-T6 samples. Moreover, the corrosionresistance of the 6061-T6 heat-treated samples was found to be higher regarding the EIS findings