AT 33 magnezyum alaşımına Ti ve Nd elementleri ilavesinin özelliklere etkisinin incelenmesi

Yüksek özgül mukavemeti ve hafiflik özelliklerinden dolay magnezyum alaşımları, başta savunma sanayi ve taşımacılık sektörü olmak üzere otomotiv, bilgisayar, havacılık gibi birçok sektörde tercih edilmektedir. Magnezyumun iyi dökülebilirliği, yüksek sönümlenmesi, iyi işlenebilmesi, yüksek ısıl iletkenliği gibi bütün bu özellikleri magnezyumu kullanıma uygun bir metal yapmaktadır. Fakat magnezyum, alaşımsız olarak düşük mukavemet ve kırılma tokluğu değerlerine sahip olmasından dolayı genellikle alaşımlandırılarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada AT 33 Magnezyum Alüminyum ve Kalay alaşımına Titanyum (Ti) ve Nadir Toprak Elementi Neodyumun (Nd) ilave edilerek alaşımın mikroyapısındaki ve mekanik özelliklerindeki değişimin incelenmesi amaçlanmıştır. Alaşımların üretiminde Mg (99,85), Al (%99,90), Sn (%99,90), Al-6Ti ve Mg-20Nd malzemeleri kullanılarak kokil döküm yöntemi ile üretimler gerçekleştirilmiştir. Döküm işlemi sırasında koruyucu gaz olarak CO2 +%2SF6 kullanılmıştır. AT 33 alaşımına ayrı ayrı ağırlıkça %0,05-0,1-0,2 oranlarında titanyum ve neodyum elementi ilaveleri yapılmış ve üretilen tüm alaşımlar üzerinde mikroyapı ve çekme testleri uygulanmıştır. Elde edilen her bir alaşım için çekme testleri uygulanmıştır. Yapılan deneyler sonucu alaşımların mikroyapısal özellikleri, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve optik mikroskobu kullanılarak incelenmiş ve sonuçları yorumlanmıştır. Yapılan çalışma sonucunda, Mg3Sn3Al alaşımının mikroyapısı; alaşımın α-Mg dendiritlerinden, ötektik ağdan ve Mg2Sn intermetalik fazlarından oluştuğu tespit edilmiştir. Mg3Sn3Al alaşımının tane boyutu analizi ile α-Mg dendiritlerin ortalama tane boyutu 50-80 μm olarak hesaplanmıştır. Titanyum ilavesinin AT 33 alaşımı mikroyapısını modifiye ettiği, α-Mg dendiritlerinin boyutlarında azalmalara neden olduğu ve çekme mukavemeti değerlerini artırdığı tespit edilmiştir. Bununla birlikte, Neodyum ilavesi ile de AT 33 alaşımında mikroyapının incelmesi ile birlikte yapıda intermetalikler oluşturarak çekme mukavemetinde artışlar neden olduğu bulunmuştur. Mg3Sn3Al alaşımının çekme mukavemeti değeri 150 MPa olarak bulunmuştur. Mg3Sn3Al alaşımına ağırlıkça %0,1'e kadar titanyum ve neodyum ilavesinin, alaşımın çekme mukavemeti değerlerini artırmıştır. Çekme deneyi sonucu kırılma yüzeyleri incelendiğinde, Ti ve Nd katkısının Mg3Sn3Al alaşımının gevrek kırılmadan yarı sünek- gevrek kırılma davranışına uğradığı görülmüştür. Ayrıca yapılan çekme testleri sonucunda Ti ve Nd ilavesinin Mg3Sn3Al alaşımının % uzama değerlerinin arttığı tespit edilmiştir. Yapısal bileşenlerin hafif olması, maliyetleri düşürmek, çevresel etkiyi ve enerji tüketimini azaltmak için oldukça önemlidir. Bunu başarmak için çelik gibi malzemelerin alüminyum veya magnezyum gibi daha az yoğunluğa sahip malzemelerle değiştirirek yapısal bileşenleri hafifletmek en popüler yöntemlerden birisidir. Bununla birlikte, bu gibi daha hafif malzemelerin her zaman yapısal uygulamalarda mukavemet gereksinimlerini karşılayamaz ve bu nedenle mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi gerekmektedir. Bu nedenle mekanik özellikleri iyileştirmek için daha fazla malzeme geliştirmeye ihtiyaç duyulmaktadır. Ayrıca bu tez, kokil kalıba döküm yöntemi ile üretilen magnezyum alaşımlarının çökelme sertleşmesi, ısıl işlem öncesi ve sonrası alaşımların mikroyapısı ve mekanik özelliklerinin incelenmesini içerir. Üretilen alaşımlardan bir kısmı oda sıcaklığında diğer kısmı ise çökelme sertleşmesi işlemi uygulanarak çekme testine tabi tutulmuştur. Daha yüksek mukavemet ve deformasyon kabiliyetine sahip Mg alaşımları üreterek alaşımların mekanik özellikleri, mikroyapısı ve ısıl işlem çerçevesinde karakterizasyon işlemi yapılmıştır.