A206.0 alüminyum bakır alaşımlarının farklı aşılayıcılar ile tane boyutunun inceltilmesi ve T6 ısıl işlemi uygulayarak mekanik özelliklerinin geliştirilmesi

Saf halde yumuşak bir metal olan alüminyum farklı alaşım elementleriyle alaşımlandığında endüstride çok geniş bir kullanım alanına sahiptir. Yüksek mekanik özelliklerin öne çıktığı malzeme tasarımında alüminyum bakır alaşımları daha ziyade tercih edilmektedir. Alüminyum alaşımları düşük yoğunluk, yüksek özgül mukavemet, yüksek korozyon direnci, kolay şekillendirilebilme ve mekanik özelliklerinin geliştirilebilmesi gibi özelliklere sahip olmasından dolayı birçok farklı sektörde kullanım alanı bulmuştur. Özellikle otomotiv, taşımacılık, uzay ve havacılık, elektronik, makine ve üretim gibi pek çok sektörde alüminyum alaşımlarının kullanımı giderek artış göstermektedir. Bu çalışmanın amacı Al-%5Cu alüminyum döküm alaşımına AlSr10, Al-3Ti-1B, Al-5Ti-1B gibi üç farklı tane inceltici mastır alaşımlar girilerek döküm yapıldıktan sonra elde edilen test numunelerine T6 ısıl işlemi uygulayarak alüminyum bakır alaşımının mekanik özelliklerinin geliştirilmesidir. Al-%5Cu alaşımına tane incelticiler girildikten sonra kokil kalıba döküm yapılmıştır. T6 ısıl işlemi için 535oC sıcaklıkta 4 saat çözeltiye alma, 25oC'de su verme ve takibinde 175oC'de 3, 6, 9, 12, 15 ve 18 saat gibi altı farklı sürelerde yapay yaşlandırma uygulanmıştır. T6 ısıl işlemi uygulanan numunelere Brinell Sertlik ölçümleri, Charpy çentik darbe testleri ve çekme deneyleri yapılmıştır. Numunelerin mikro yapıları optik mikroskopla incelenmiş ve alaşımların mikro yapılarındaki tane boyutu ölçümleri imaj analiz yöntemiyle belirlenmiştir. Tarayıcı elektron mikroskobuyla (SEM) çekme çubuk numunelerin kırık yüzeylerinden nokta, alan ve maping analizleri yapılarak alaşımların içyapıları incelenmiştir. Ayrıca bu Al-%5Cu alaşımlarına 3000 m kayma mesafesinde aşınma deneyi uygulanmıştır. Bu alaşımların korozyon dayanımını belirlemek amacıyla 590 saat daldırmalı korozyon deneyleri yapılmıştır. XRD analizleri alaşımların kristalografik karakterizasyonlarını belirlemek amacıyla yapılmıştır. Elde edilen en yüksek çekme dayanımı; Al-5Ti-1B alaşımı girilen ve 175oC'de 18 saat yaşlandırılan numunede 417 MPa olarak elde edilmiştir. En yüksek Brinell sertlik değeri ise Al-5Ti-1B tane inceltici girilen ve 175oC sıcaklıkta 18 saat süreyle yaşlandırılan numunede 112 HB olarak elde edilmiştir. Bu çalışmada elde edilen sonuçlar üç eksenli Matlab grafik çizimleriyle de desteklenmiştir. AlSr10 tane incelticilerin, titanyum ve bor kadar etkili olmadığı görülmüştür. Malzemenin tane boyutunu inceltme etkisi yönünden, Al-5Ti-1B ve Al-3Ti-1B tane incelticileri karşılaştırıldığında Al-5Ti-1B'un, Al-3Ti-1B'dan daha etkili olduğu görülmüştür. Daha önce Al-Si alaşımları üzerinde bu türden çalışmalar yapılmış olmakla, Al-%5Cu alaşımları üzerinde yeterli bir çalışmaya rastlanmadığı için bu konu üzerinde yoğunlaşılmıştır. Endüstride Al-%5Cu döküm alaşımları üretilmekle beraber uygulamada pek çok değişken parametre mevcut olduğundan optimum parametre değerleri üzerinde odaklanılmıştır. Bu çalışmada tane inceltme işleminde %0,6 oranında girilen Al-5Ti-1B tane inceltici mastır alaşımı en etkili tane inceltici olarak bulunmuştur. Al-%5Cu alaşımına Al-5Ti-1B tane inceltici mastır alaşımı ilave edildiğinde 175oC sıcaklıkta 18 saat yaşlandırma ile ortalama tane boyutu 38 µm olarak elde edilmiştir.