Low temperature behavior of ZK60 magnesium alloy after thermo-mechanical processing

Çinko ve zirkonyum içeren işlenik magnezyum alaşımları düşük ağırlığı ve mukavemet-şekillendirilebilirlik kombinasyonu sayesinde otomotiv ve havacılık endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Saf magnezyumun mekanik özelliklerinin zayıf olmasından dolayı bu özelliklerin ilerletilmesi için ek alaşımlama elementleri kullanılmaktadır. Bu çalışmada ZK60 işlenik alaşımı, mekanik özellikleri termo-mekanik işleme ile geliştirilmek üzere seçilmiştir. Bu amaçla ısıl işlem ve ılık haddelemenin sistematik bir kombinasyonu uygulanmıştır. Çözeltiye alınmış numune haddelemeye tabi tutulmuştur. Şekillendirilebilirliği artırmak amacıyla tavlama işleminden sonra magnezyum matrisinde ince çökeltiler oluşturmak için yüksüz ve yük altında yaşlandırma işlemi yapılmıştır. Numunelerin düşük sıcaklıktaki çekme davranışı -60℃, -20℃ ve ortam sıcaklığında ve 10-3 s-1 kuvazi-statik gerinim hızında gözlenmiştir. Isıl işlem, deformasyon ve yaşlandırma da dahil olmak üzere işleme parametrelerinin etkisinin numunelerin mikroyapı, doku ve mekanik davranışı üzerindeki etkisi de karakterize edilmiştir. Sistematik termo-mekanik işlemenin mikroyapıyı önemli derecede inceltebildiği, yüksüz ve yük altında yaşlandırılmış numunelerin mekanik özelliklerini arttırdığı gözlenmiştir. Yük altında yaşlandırılmış numuneler için eş eksenli ve düzgün taneli ince yapılı yapı elde edilirken, çözeltiye alınmış numuneler için iri taneli bimodal yapı gözlenmiştir. Haddeleme ve yaşlandırma işleminin normal yön ile hizalı, güçlü bazal doku oluşumuna önemli ölçüde yol açtığı gösterilmiştir. Çözeltiye alınmış numunede az sayıda iri çökelti oluştuğu ve yüksüz yaşlandırılmış numunede yüksek yoğunluklu ince çökelti oluştuğu gözlenmektedir. Yük altında yaşlandırılmış numune, çözeltiye alınmış ve yüksüz yaşlandırılmış numunelere göre daha yüksek çökelti yoğunluğuna sahiptir. Çekme testlerinden elde edilen sonuçlar, yüksüz ve yük altında yaşlandırılmış numunelerin mekanik özelliklerinin çözeltiye alınmış numunelerden daha yüksek olduğunu ortaya koymaktadır. Çözeltiye alınmış numunenin çekme dayanımı ve kopmaya kadar uzaması sırasıyla 225 MPa ve %11.2 iken, yüksüz yaşlandırılmış numunenin en iyi durumundaki çekme dayanımı ve uzaması 304 MPa ve %25'e kadar yükseltilmiştir. 3 saat süreyle 50 MPa yük altında yapılan hadde ve yük altında yaşlandırma işlemleri, numunelerin çekme mukavemetini 353 MPa'ya kadar artırmıştır. -60℃'de çözeltiye alınmış numune 262 MPa dayanımın yanı sıra %2.6 süneklik göstermiştir. Aynı sıcaklıkta, yük altında yaşlandırma sonrası mekanik özellikler önemli şekilde ilerletilmiş olup, 338 MPa ve %9.2 seviyesi elde edilmiştir.