Yaşlandırılan AA7075 alüminyum alaşımlarının yorulma davranışlarının incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, AA7075 alüminyum alaşımlarına uygulanan farklı ısıl işlemlerin yorulma davranışı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Çalışma iki aşamada yapılmıştır. Birinci aşamada yeniden çözeltiye alma ve yeniden yaşlandırma ısıl işlemleri uygulanmıştır. Yeniden çözeltiye alma ve yeniden yaşlandırma işleminde yeniden yaşlandırma sıcaklıkları ve sürelerinin etkisi incelenmiştir. Bunun için numuneler 220 oC' ta 1 saat yeniden solüsyona alındıktan sonra farklı sıcaklıklarda (100, 110, 120, 130, 140 oC) 24 saat yeniden yaşlandırılmıştır. Yorulma özellikleri için ideal yeniden yaşlandırma süresinin belirlenmesi amacıyla 120 oC' ta (15, 20, 24, 30, 35 saat) sürelerde yeniden yaşlandırılarak Wöhler tipi yorulma test cihazında test edilmiştir. İkinci aşamada ise AA7075 alüminyum alaşımına tavlama (O), yüksek sıcaklıkta ön çökelek oluşturma (HTPP), sunni yaşlandırma (T6), yeniden çözeltiyealma ve yeniden yaşlandırma (RRA) ısıl işlemleri uygulanmıştır. Standartlara uygun olarak hazırlanan yorulma numuneleri 500 oC' ta 2 saat süre ile tavlanarak fırına soğutulmuştur. Sunni yaşlandırma (T6) işleminde numuneler 500 oC' ta 2 saat solüsyona alındıktan sonra oda sıcaklığına hızla soğutulması sonrasında 120 oC' ta 24 saat yaşlandırılmıştır. Yeniden çözeltiye alma ve yeniden yaşlandırma işleminde ise numuneler T6 işleminden sonra 220 oC' ta 1 saat çözeltiye alındıktan sonra tekrar 120 oC' ta 24 saat yeniden yaşlandırılmıştır. Yüksek sıcaklıkta ön çökelek oluşturma ısıl işleminde 450 oC' ta 30 dakikada ön çökelek oluşturulmuş ve sonrasında 120 oC' ta 24 saat yaşlandırılmıştır. Çalışmada kullanılan farklı ısıl işlemlerin ve yeniden çözeltiye alma ve yeniden yaşlandırma parametrelerinin yorulma davranışı üzerine etkisinin belirlenmesi amaçlanmıştır Karakterizasyon çalışmalarında optik mikroskop, tarama elektron mikroskobu (SEM+EDS) X-ışını kırınım (XRD) teknikleri kullanılmıştır. Deneysel çalışmalar sonucunda, yapılan SEM ve EDS incelemelerinde HTPP, RRA ve T6 ısıl işlemleri sonrasında mikroyapıda ? (MgZn2) fazının oluştuğu görülmüştür. XRD incelemelerinde ? (MgZn2) ile birlikte MgAl2O4, (Mg0.76Zn0.025)O, Mg0,971Zn0,025 ve Mg2Si intermetalik fazlarında bulunduğu gözlenmiştir. RRA ısıl işlemlerinde ise sıcaklık parametreleri dikkate alındığında en yüksek sertlik değerinin 120 oC' ta 24 saat yeniden yaşlandırılan numunelerin sahip olduğu belirlenmiştir. Ayrıca yeniden yaşlandırma işleminde süre parametreleri dikkate alındığında en yüksek sertlik 24 saat yaşlandırılan numunelerde ölçülmüştür.

In this study, the effects of the heat treatments on the fatigue behavior of AA7075 aluminum alloys were investigated. The studies were carried out in two stages. In the first stage, retrogression and re-aging heat treatments were applied. The fatigue samples which were prepared according to standards were heat treated at 500 °C for 2 hours and later it is cooled down to the room temperature in the furnace. For T6 aging T6 processes, samples were rapidly cooling down after solution in 2 hours at 500 °C. Then, samples were aged at 120 °C for 24 hours. In the retrogression and re-aging process, after T6 heat treatment, the samples were retrogressed at 220 °C for an hour and then re-aged 120 °C for 24 hours. High temperature pre-precipitate was carried out at 450 °C for 30 min. After pre-precipitate forming process, samples were aged at 120 °C for 24 hours. The second stage of experimental study, the ageing parameters such as temperature and time were determined for retrogression and re-aging process. Because of this samples were retrogression heat treated at 220 °C for an hour and then re-aged at various temperatures such as 100, 110, 120, 130 and 140°C for 24 hours. In order to determine ideal re-aging times, for fatigue resistance samples re-aged at 120 oC for various of times 15, 20, 24, 30 and 35 hours. Thoseaged samples were tested using at Wöhler test machine to determine fatigue behaviors. There for, the effect of different types of heat treatment and retrogression aging process on the fatigue behavior was investigated. In the second stage of the study, a number of characterization techniques were applied on the samples (RRA) heat treatments were applied. Optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM + EDS), X-ray diffraction (XRD) techniques were used for characterization. As a result of microstructure Mg2Si phases were formed after HTPP, RRA, T6 heat treatment in the matrix. ? (MgZn2) with MgAl2O4, (Mg0.76Zn0.025) O, Mg0,971Zn0,025, and Mg2Si intermetallic phases were also found by XRD investigation. Maximum hardness values obtained from the samples at aged 120 oC for 24 hours in samples aged 120 °C. In addition the time parameters taken into account re-aging process, while the maximum hardness was measured in samples aged 24 hours.