Al-7Si-0.3Mg Alaşımının Isıl İşlem Prosesinin Calphad Metodolojisi ile Modellenmesi ve Simülasyonu

Yıl 2022, Cilt: 5 Sayı: 2, 75 - 79, 31.12.2022

Yağız Akyıldız , Bartu Simsar , Ümit Kutsal , Yağız Arslan , Adnan Akman , Atıf Karkınlı , Rıdvan Yamanoğlu

https://doi.org/10.53410/koufbd.1117665

Öz

Al-Si-Mg alaşımlarında çökelti sertleşmesi yöntemi ile mukavemet artışı sağlanabilmektedir. Çökelti sertleşmesi prosesinde sıcaklık ve süre önemli bir parametredir. Su verme prosesi sonrasında, aşırı doymuş yapının belirli bir sıcaklıkta belli bir süre tutulması ile denge dışı çökeltiler oluşturularak mukavemet artışı sağlanmaktadır. Bu modelleme ve simülasyon çalışmasında Al-7Si-0.3Mg alaşımının Thermo-Calc yazılımı ile sıcaklığa bağlı faz fraksiyonları analiz edilmiştir. Alaşım içerisindeki fazların kritik dönüşüm sıcaklıkları hesaplanmıştır. Ayrıca TC-Prisma yazılımı ile 180°C’de farklı yaşlandırma süreleri (2, 4, 6 ve 8 saat) ile çökelti boyutu ve mukavemet analizleri yapılmıştır. Böylece alüminyum alaşımlarına sık uygulanan ısıl işlem prosesinin modelleme ve simülasyon çalışmaları ile analizleri yapılarak proses dizaynı konusunda öngörüler ortaya konmuştur. Çalışmanın çıktıları ile Türkçe literatüre katkı sunulması amaçlanmıştır.

Anahtar Kelimeler

Al-7Si-0.3Mg, A356, Isıl İşlem, Modelleme, Simülasyon, Thermo-Calc

Kaynakça

• [1] Kaufman J. G., (2000). Applications for aluminum alloys and tempers. Introduction to Aluminum Alloys and Tempers; ASM International: Materials Park, OH, USA, 1100, 242.
• [2] Karakulak E., Yamanoğlu R., Erten U., Zeren A., Zor S., Zeren M., (2014). Investigation of corrosion and mechanical properties of Al–Cu–SiC–xNi composite alloys. Materials & Design, 59, 33-37.
• [3] Yamanoglu R., Zeren M., German R. M., (2012). Solidification characteristics of atomized AlCu4Mg1-SiC composite powders. Journal of Mining and Metallurgy B: Metallurgy, 48(1), 73-79.
• [4] Zeren M., Karakulak E., Gümüş S., (2011). Influence of Cu addition on microstructure and hardness of near-eutectic Al-Si-xCu-alloys. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 21(8), 1698-1702.
• [5] Baskaran J., Raghuvaran P., Ashwin S., (2021). Experimental investigation on the effect of microstructure modifiers and heat treatment influence on A356 alloy. Materials Today: Proceedings, 37, 3007-3010.
• [6] Yasin M., Razak A., (2022). Effect of high temperature solution heat treatment time on quality index and morphology of A356 DC alloy. Materials Today: Proceedings, 48, 1924-1928.
• [7] Cheng W., Liu C. Y., Huang H. F., Zhang L., Zhang B., Shi L., (2021). High strength and ductility of Al–Si–Mg alloys fabricated by deformation and heat treatment. Materials Characterization, 178, 111278.
• [8] Rajan T. S., Sharma C. P., Sharma A. K., (2011). Heat treatment: principles and techniques. PHI Learning Pvt. Ltd.
• [9] Rheingans B., Mittemeijer E. J., (2015). Modelling precipitation kinetics: Evaluation of the thermodynamics of nucleation and growth. Calphad, 50, 49-58.
• [10] Totten G. E., MacKenzie D. S., (2016). Modeling and Simulation of the Heat Treatment of Aluminum Alloys.
• [11] Akyıldız Y., Öztürk O., Simsar B., (2021). Al-10Si-xMg Alaşımının CALPHAD Metodolojisi ile Termodinamik Karakterizasyonu. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 25(3), 699-704.
• [12] Akyıldız Y., Akman A., Horasan B., Yamanoğlu R., Aydın H., 2022. Investigating The Effect Of Quenching Media And Agitation Conditions On The Microstructure, Hardness, And Stress Distribution Of Aisi 4140 Steel By Using Fem. 16. Mas International European Conference On Mathematics, Engineering, Natural & Medical Sciences, Mardin, Turkey, February 22-23, pp. 156-163.
• [13] Ågren J., (1996). Calculation of phase diagrams: Calphad. Current opinion in solid state and materials science, 1(3), 355-360.
• [14] Akyıldız Y., Arslan Y., Aydın H., Yamanoğlu R., 2022. Fe-Mn-C Çeli̇ği̇ni̇n Calphad Metodoloji̇si̇ ile Hesaplanan Si̇nterleme Sıcaklığının Mekani̇k Özelli̇kler Üzeri̇ne Etki̇si̇. 16. Mas International European Conference On Mathematics, Engineering, Natural & Medical Sciences, Mardin, Turkey, February 22-23, pp. 164-174.
• [15] Yamanoğlu R., Akyıldız Y., Öztürk O., 2021. AlSi10Mg Alaşımının Toz Metalurji̇si̇ ile Üreti̇mi̇: Basınç Destekli̇ Si̇nterleme ve CALPHAD Metodoloji̇si̇. International Symposium of Scientific Research and Innovative Studies, Bandırma Onyedi Eylül Üniversitesi, 314-325.
• [16] Polat A., Avsar M., Ozturk F., (2015). Effects of the artificial-aging temperature and time on the mechanical properties and springback behavior of AA6061. Materiali in tehnologije, 49(4), 487-493.
• [17] Möller H., Govender G., Stumpf W. E., (2007). Natural and artificial aging response of semisolid metal processed Al–Si–Mg alloy A356. International Journal of Cast Metals Research, 20(6), 340-346.
• [18] Rosso M., Actis Grande M., (2006). Optimization of heat treatment cycles for automotive parts produced by rheocasting process. In Solid State Phenomena (Vol. 116, pp. 505-508). Trans Tech Publications Ltd.
• [19] Dewhirst B. A., (2005). Optimization of the heat treatment of semi solid processed A356 aluminum alloy. Optimization, 2005, 11-17.
• [20] Gladman T., (1999). Precipitation hardening in metals. Materials science and technology, 15(1), 30-36.
• [21] Asghar G., Peng L., Fu P., Yuan L., Liu Y., (2020). Role of Mg2Si precipitates size in determining the ductility of A357 cast alloy. Materials & Design, 186, 108280.