Al-Si-Mg alaşımlarında Mg oranının malzemenin mekanik özelliklerine etkisinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, ilk aşamada A356 alüminyum alaşımı farklı kalıp malzemelerinden (kum (silika), kromit ve seramik (lot607)) hazırlanan kalıplara dökülmüştür. Farklı kalıp malzemelerinden hazırlanan kalıplara yerleştirilen ısıl çiftlerle (termokopullarla) döküm sırasında ve sonrasında kalıpların soğuma hızları ölçülmüştür. İkinci aşamada ise A356 alüminyum alaşımına farklı oranlarda Mg ilavesi yapılarak üç farklı (%0.43, %0.67, %0.86 Mg) alaşım plakalar halinde kum kalıba dökülmüştür. Dökülen tüm plakalar iç gerilimleri ve segregasyonları azaltmak için, 540 oC de 6 saat homojenizasyon ısıl işlemi uygulanarak fırın ortamında soğutulmuştur. Daha sonra 540 oC de 8 saat solüsyona alınan numuneler oda sıcaklığında su verme işlemine tabi tutulmuş ve arkasından 24 saat oda sıcaklığında doğal yaşlandırma, 170 oC de 10 saat süreyle yapay yaşlandırma yapılarak T6 ısıl işlemi uygulanmıştır. Tüm numunelerde oluşabilecek intermetalikleri belirlemek için optik mikroskop, SEM, EDS ve XRD görüntüleri alınmıştır.Farklı kalıp malzemeleri kullanılarak yapılan dökümler sonucu soğuma hızının (lokal katılaşma süresi) seramik kalıba yapılan dökümlerde en yavaş olduğu, bunu sırasıyla kum kalıp ve kromit kalıbın takip ettiği belirlenmiştir. Yapılan optik mikroskop, SEM, EDS ve XRD incelemelerinde mikro yapı üzerinde demirce zengin intermetaliklerin oluştuğu, oluşan bu intermetaliklerin Mg oranına bağlı olarak şeklinin ve hacminin değiştiği görülmüştür. Kullanılan farklı kalıp malzemelerin, mekanik özelliklere etkisini belirlemek için yapılan sertlik ve çekme testi sonucu en yüksek sertlik ve çekme mukavemeti kum kalıba yapılan numunelerde, Mg oranının malzemenin mekanik özelliklerine etkisini belirlemek amacıyla yapılan sertlik ve çekme testleri sonucunda, Mg oranının artışı ile sertliğin ve çekme dayanımının arttığı belirlenmiştir. Ayrıca Mg oranı arttıkça alaşımda % uzama değerinin düştüğü tespit edilmiştir. Farklı kalıp malzemeleri kullanılarak dökülen numunelerin çekme testleri sonucunda yapılan weibull istatiksel dağılım analizinde en yüksek weibull modülü kum kalıba yapılan dökümlerde görülürken bunu kromit ve seramik kalıba yapılan dökümlerin izlediği belirlenmiştir. Mg oranları farklı alaşımlarda ise Mg oranının artması ile weibull modülünde artış olduğu belirlenmiştir. Ayrıca üretilen alaşımların kırık yüzey incelemelerinde alaşımların içyapılarında oksit ve gözeneklerin oluştuğu görülmüştür.

In this study, in the first stage A356 Aluminium alloy were casted to prepared using different mold materials (sand (silica) mold, chromite mold, and ceramic mold ( Lot 607 )). The cooling rates were measured by thermocouples placed in prepared different mold materials during and following casting. In the second stage three different alloys were produced by adding different amount of Mg (0,43 %, 0,67%, 0,86%) to A356 Aluminium alloy and produced alloys were casted as plates to prepared sand mold. Homogenisation heat treatment was carried out to all plates at 540 oC then, cooled in the furnace to decrease intrenal stres and segregation. Later, the plates were solution treated at 540 oC for 8 hours, quenched using water at room temperature and 24 hours naturally aged, artifically aged at 170 oC for 10 hours, T6 heat treatment was applied. in order to determine intermetalics ,which may occur, optical microscope, SEM, EDS and XRD images were gotten.As a result of casted using different mold materials, it is determined that the effect of cooling rate (local solidification time) is the slowest ceramic mold, these followed silica sand mold, and chromite mold. Obtained of optical microscope, SEM, EDS and XRD analysis, it is observed some iron rich intermetallics are formed on the microstructure, shape and volume of these intermetallics change depend on amount of Mg, as a result of the hardness and tensile tests, the highest hardness and tensile strength values were measured on samples that casted silica sand mold to determine the effect of used different mold material on mechanical behaviour. The results of hardness and tensile tests, to determine the effect amount of Mg on mechanical behaviour, it was identified that increasing the hardness and tensile strength ,increasing Mg content. Also elongation decreased, increasing Mg content. The results of tensile test of casted samples using different mold material, at the Weibull distribution statistical analysis, the highest Weibull modulus were found sand mold, these followed chromite mold and ceramic mold. It is determined that increasing with Mg content, increase Weibull modulus. In addition, it is observed some oxide and porosity at produced alloys?fracture surface.