3XXX alüminyum alaşımlarında magnezyum ve alternatif proseslerin etkisinin incelenmesi

3XXX serisi Alüminyum (Al) alaşımlarının temel alaşım elementi Manganez (Mn)'dir. Orta seviye mukavemete, iyi işlenebilirliğe ve korozyon dayanımına sahip 3XXX serisi alaşımlar temel olarak 3003, 3103, 3004 ve 3005 serisi alaşımlardır. Birincil kullanım şekli yassı mamul olan bu alaşımlar yaygın olarak, içecek kutuları, ısı dönüştürücüler, mutfak eşyaları, depolama tankları, çatı, cephe ve mimarı uygulamalarda kullanımı bulunmaktadır. İkiz merdaneli döküm yöntemiyle üretilen alüminyum levhalar gerekli haddeleme ve tav süreçlerinden geçerek yarı mamul olarak prosesi tamamlanır. Üretilen yarı mamuller ilgili kullanım alanlarına yönelik proseslerden geçirilerek son ürün eldesi sağlanmaktadır. İkiz merdaneli döküm yöntemi ile üretilen Al alaşımların şekillendirilebilirlik özellikleri üzerine gerçekleştirilmiş olan bu çalışmada, termo-mekanik proseslerin ve alaşım elementlerinin etkileri incelenmiştir. Temel olarak, döküm esnasında oluşan mikro ve makro yapısal levha özellikleri ve sonrasında uygulanan tav ve haddeleme süreçleri levhaların şekillendirilebilirliğine doğrudan etki eden parametrelerdir. Bu çalışmada, ikiz merdaneli döküm yöntemi ile üretilmiş 3XXX serisi Al levha numuneleri içerisinden farklı Mg oranlarına sahip 3 adet alaşım serisi seçilmiştir. Buna bağlı olarak, farklı Magnezyum (Mg) oranlarının nihai malzemenin temel olarak şekillendirilebilirlik ve mukavemet özelliklerine etkisi alternatif iki proses (döküm kalınlığında homojen tavlam ve deformasyon sonrası homojen tavlama) uygulanarak incelenmiştir. Magnezyum etkisinin yanı sıra, her iki prosesin de nihai malzeme üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Seçilen her bir alaşım için farklı iki proses uygulanarak direkt olarak prosesin de şekillendirilebilirliğe etkisi gözlemlenmiştir. Her bir alaşım için denemesi gerçekleştirilen farklı iki proses sonuçları mekanik ve mikro yapısal özellikler temelinde incelenmiştir. Mikro yapısal incelemeler döküm tekstüründen başlayarak nihai malzeme sonrası özelliklerin incelenmesine kadar devam etmiştir. Mikro yapı analizleri optik mikroskop kullanılarak tamamlanmıştır. Mekanik özellikler ise 3 yönlü çekme testi sonuçları ile malzemenin hem şekillendirilebilirliği hem de mukavemeti kapsamında değerlendirilmiştir. Nihai koşullarda elde edilen tüm numuneler O kondisyonda olup, %1Mg içeriğine sahip AA 3004 bilinen en mukavim alaşımdır. Mg etkisi ile yapıya mukavemet kazandırılmıştır. % 0,5 Mg içeren AA 3005 (AlMn1Mg0.5) ise; AA 3004 (AlMn1Mg1)'e kıyasla daha düşük fakat Mg içermeyen AA 3003 (AlMn1)'e kıyasla daha yüksek mukavemete sahiptir. Bu durum, hem şekil alma kabiliyeti yüksek hem de mukavemet gerektiren uygulamalarda AA 3004 ve AA 3005 alaşımlarının kullanılabileceğini göstermektedir. Her bir alaşımın döküm mikro yapıları kıyaslandığında, Mg etkisi net bir şekilde göze çarpmıştır iki alaşımın döküm mikro yapısında bu duruma rastlanmıştır. Yüksek Mg oranına sahip AA3004 alaşımının nihai mikro yapısı ince ve eş eksenli olup şekillendirilebilirliğe olumlu etkide bulunmuştur. AA 3003 alaşım nihai mikro yapısında taneler oldukça kabadır. Bu durum, hem mekanik özellikleri hem de malzemeye şekil verildiğinde malzeme yüzey özelliklerini etkileyecektir. %0,5Mg'ye sahip AA 3005 alaşımı ise taneleri incedir fakat orta seviye magnezyumun etkisi tane yapısında oldukça net bir şekilde gözlemlenmiştir. Taneler ince ve eş eksenlidir fakat AA 3004'e göre daha kaba tanelidir. Artan Mg oranı malzemenin düzlemsel anizotropisinde düşüşe sebebiyet vermiştir. AA 3004 en düşük düzlemsel anizotropi değerlerine sahip olup bu üç alaşım içerisinde şekillendirilebilirliği en yüksek alaşımdır. AA 3003 ise genel hatlarıyla en yüksek düzlemsel anizotropi değerine sahiptir. Prosesin şekillendirilebilirlik üzerine olan etkisinde ise en göze çarpan sonuç homojen tav prosesinin etkisi olmuştur. Bunun yanı sıra, ara tav ve nihai tav proseslerinin malzemenin 3 yönlü özelliklerine etkisi homojen tav prosesi kadar olmamıştır. Döküm mikro yapısındaki kusurlar ve intermetalikler uygun süre ve sıcaklıkta yapılan homojen tav pratiği ile giderilerek malzemedeki homojenite sağlanmıştır. Bu homojenlik ise malzemenin nihai şekillendirilebilirlik özelliklerine dahi tesir etmektedir.