Grain refinement of Al-Si-Mg cast alloys with niobium – boron addition

Bu tezin amacı, silis ve magnezyum içeren aluminyum döküm alaşımlarında, özellikle A357.0 alaşımı, aluminyum (Al), niyobyum (Nb) and boron (B) alaşımının tane inceltici etkisini gözlemlemektir. Aluminyum, silis ve magnezyum bazlı alaşımlarda, silis oranı ağırlık olarak %3'den fazla olduğu zaman, Al-Ti-B tane incelticisi titanyum silis bazlı çökeltiler oluşturduğu için etkisini yitirmeye başlar ve bu duruma zehirlenme etkisi denir. Tane inceltici etkiye sahip olan fazların yüzeyleri titanyum silis bazlı faz ile kaplanır ve TiB2 parçacıklarının sayısı azalır. Titanyum – silis çökeltilerinin aluminyum matrisi ile kafes yapıları arasındaki fark Al3Ti ve TiB2 fazlarına göre daha fazla olduğu için tane inceltici etkisi azalır. Silis oranı % 3'den fazla olan aluminyum döküm alaşımlarının tane inceltimi için başka çalışmalarda vardır. Bu çalışmalar, daha düşük titanyum ağırlık yüzdesine sahip Al-Ti-B alaşımı ve değişik boron oranlara sahip Al-B alaşımlarıdır. Ancak, ticari olarak kullanılan aluminyum ve silis bazlı döküm alaşımları titanyum elementini yabancı madde olarak içerdiği için, zehirlenme etkisi ortadan kalkmaz. Bu sebeplerden dolayı, niyobyum – boron alaşımları son zamanlarda geliştirilmeye başlanmıştır. Bu alaşımın en önemli avantajı 750 – 800 °C sıcaklıklarında titanyum bazlı alaşımdan daha kararlı olmasıdır. Buna ek olarak, Al3Nb ve NbB2 alaşımlarının kafes yapıları Al3Ti ve TiB2 alaşımları ile çok yakın olması ise tane inceltici adayı olabilmesi için bir diğer avantajdır. Bu tez çalışmasında Al2.79Nb0.3B alaşımı, A357 alaşımı için tane inceltici olarak kullanılmıştır. Tez çalışmaları ötektik fazının morfolojik yapısının iğnemsi yapıdan fiber ve geçişli katmanlı yapıya dönüştüğünü göstermiştir. Ayrıca, ötektik dönüşümü sırasındaki yetersiz soğutmanın miktarındaki artış ve ötektik sıcaklıklarındaki düşük mikroyapı sonuçlarını desteklemiştir. Ek olarak, tane boyutunun azaldığı gözlemlenmiştir. Ancak, bunun etkisinin ticari olarak kullanılan Al5TiB alaşımı ile neredeyse aynı olduğu görülmüştür. Diğer bir deyişle, tane boyutlarındaki düşüş neredeyse aynı olmuştur.