Magnezyum alaşımlarında yaşlanma sertleşmesinin mekanik özelliklere etkisi

Abstract

Bu çalışmada AZ31 Mg alaşımının yaşlanma sertleşmesi ve deformasyon yaşlanması davranışları otomotiv endüstrisinde geçerli olan fırın sertleşmesi koşulları altında incelenmiştir. AZ31 Mg alaşım test parçalarının belirli bir bölümü 400oC'de 3 saat solüsyona alındıktan sonra suda soğutulmuştur. Ardından 10 dakika'dan 6 saate kadar 180oC'de yaşlanma işlemine tabi tutulmuştur (deformasyonsuz). Diğer bölümü solüsyona alındıktan sonra % 0,5 ön deforme edilip ardından 180oC'de 10 dakika'dan 6 saate kadar fırın ortamında yaşlandırma işlemine tabi tutulmuştur (ön deformasyonlu). Çekme dayanımı, % 2 oranında akma dayanımı ve yüzde uzama değerleri AZ31 Mg-alaşımın mekanik özellikleri üzerinde yapay yaşlandırma sertleştirmesinin etkisini araştırmak için kullanılmıştır. 180oC'de 45 dakika veya 1 saat yaşlandırılan AZ31 alaşımının % 2 akma dayanımı ve maksimim çekme dayanımında artış olduğu bulunmuştur. Yaşlanma zamanı artarak 6 saate çıkması ile numunenin % 2 akma dayanımı ve çekme dayanımı düşmüştür. SEM görüntüleri ve EDS verileri, yapay yaşlanma süresince AZ31 Mg alaşımının tane sınırlarında ve tane içinde dağılmış ve α-Mg matrisinde Mg17Al12 β fazı partiküllerinin olduğunu göstermiştir. Deneysel çalışmar, 180°C' de farklı zaman aralıklarında yaşlandırılan numunelerin mekanik özelliklerinin değiştiğini göstermiştir.

In this study quench ageing and strain aging behaviors of AZ31 Mg-alloy were investigated under conditions similar to the paint-bake cycle currently used in automotive industry. A certain part of the AZ31 Mg-alloy test pieces were solution heat treated at 400 oC for 3 h, water quenched, then aged at 180 oC from 10 min to 6 h (quench aged, QA) and the other part was prestrained for 0.5 % in tension shortly after the solution heat treatment, then aged at 180 oC from 10 min to 6 h in a furnace (strain aged, SA). Tensile stress, flow stress at 2 % and percentage elongation measurements were employed to investigate the effect of artificial ageing on the mechanical properties of AZ31 Mg-alloy. It was found that AZ31 Mg-alloy aged at 180 °C for 45 min or 1 h showed an increase in the flow stress at 2 % (FS) and ultimate tensile stress (UTS). Further increase in the ageing time to 4 or 6 h has reduced the FS and UTS. SEM observations and EDS data also showed that β-phase of Mg17Al12 precipitates in α-Mg matrix and distributes in grains and along grain boundaries of the AZ31 Mg-alloy during artificial aging. The experimental work has revealed that different ageing times at 180 oC play a very important role in the precipitation hardening process of the AZ31 Mg-alloy.