SIMA prosesiyle üretilmiş ETİAL 180 alüminyum alaşımına eser miktarlarda magnezyum ve kalay ilavesinin etkilerinin incelenmesi

Yıl 2012, Cilt: 3 Sayı: 2, 83 - 90, 01.12.2012

Mustafa Başaranel Nurşen Saklakoğlu

Öz

Yarı-katı halde işleme prosesleri döküm, dövme ve toz metalurjisi tekniklerinin avantajlarını bir araya
toplayan bir teknik olarak tanımlanmaktadır. Bir alaşımın yarı-katı halde şekillendirilebilmesi için ince
eşeksenli küresel tane yapısına sahip olması gerekmektedir. Eşeksenli mikroyapıya sahip alaşımlar
tiksotropiktir yani yarı-katı halde dendritik mikroyapılı alaşımlara göre yüksek akışkanlık özelliğine sahiptir.
SIMA prosesi basit ve komplike ekipmanlar gerektirmeyen bir yöntem olması dolayısıyla yarı-katı şekil
verme prosesleri arasında önemli avantajlar sağlamaktadır.
Alüminyum alaşımlarına eser miktarlarda ilave edilen çeşitli elementlerin alaşımın mekanik özelliklerine
olumlu etkiler yaptığı bilinmektedir. Bu çalışmada basınçlı döküm alaşımı olan ETIAL 180’e eser miktarda
Sn ve Mg ilave edilerek SIMA prosesi uygulanmıştır. Bu elementlerin döküm ETİAL 180’e etkileri
incelenmiş, aynı zamanda SIMA prosesinin uygulanmasında bu elementlerin etkileri değerlendirilmiştir.
Elde edilen numuneler metalografik olarak incelenmiş, sertlik testleri yapılmış ve XRD yöntemiyle detaylı
olarak analiz edilmiştir. Sn ilavesinin sertlikte hafif düşüşe neden olduğu ancak Mg ilavesinin sertlikte artışa
neden olduğu tespit edilmiştir. Sn ilavesi herhangi bir bileşik oluşuma yol açmayıp katı çözeltide bulunurken,
Mg ilavesinin Mg2Si bileşiklerine yol açtığı belirlenmiştir. SIMA prosesi uygulanmış numunelerde dendiritik
yapıların küresel tanelere dönüştüğü ve SIMA prosesi uygulamanın yeni bir bileşik oluşumuna yol açmadığı
gözlenmiştir.
Yarı-katı halde şekillendirme sırasında uygulanan kuvvetin poroziteyi azaltmak, tane inceltmek gibi
nedenlerle mekanik özelliklerde iyileşme sağladığı kabul edilir. Bu çalışmada SIMA prosesi sırasında
malzeme yarı-katı aralıkta iken soğutularak iç yapısı incelenmiş ancak şekillendirme yapılmamıştır. Bu
nedenle beklenen mekanik iyileşmeye ulaşılamamıştır.

Anahtar Kelimeler

ETİAL 180 alaşımı, Al-Si alaşımları, element, Eser XRD, SIMA Prosesi, Yarı-katı şekillendirme

The investigation of magnesium and tin additon into ETİAL 180 alloy produced by SIMA process

Öz

It has been recognized that semisolid processing
(SSP) offers several advantages over casting,
forging and powder metallurgy techniques. The key
to the SSP of alloys lies in the unique
microstructures of the feedstock materials in which
the solid particles are spheroidal in shape as
opposed to the typical dendritic microstructures of
cast alloys. A non-dendritic structure behaves as a
‘thixotropic’ slurry. When they are sheared, they
readily flow.
SIMA process has advantages on other SSP process
because it is simple process and it does not require
complex equipments. In the SIMA method, the predeformed
material is first heated to the semi-solid
range. As it nears the solidus temperature, the
grains recrystallize to form a fine grain structure.
After the solidus temperature is passed, the grain
boundaries melt to form the SSP microstructure.
Al-Si alloys are widely used because of their
excellent combination of properties, including good
castability, corrosion and wear resisntance. Their
solid mechanical and physical properties have been
studied extensively. It is well-known that trace
elements can change eutectic silicon morphology
and refine primary silicon crystal, hence a number
of properties like ultimate tensile strenght, ductility,
wear resistance are improved obviously. A range of
different intermetallic phases may form during
solidification, depending on alloy composition and
solidification condition. Relative volume fraction,
chemical composition and morphology of structural
constituents have significant influence on their
useful properties.
In this study, trace amounts of Mg and Sn elements
were added to ETİAL180 alloy. The effects of trace
elements on ETİAL 180 alloy were investigated. At
the same time, the effect of the trace elements on
SIMA process were evaluated. The samples were
studied by means of metallographic examinations,
the hardness tests were applied and the detailed
examinations were done by XRD analyses. It was
obtained that while Sn addition caused to slighltly
decrease in materials hardness, Mg addition
increased the hardness. It was observed that Sn
addition didn’t produce new compounds or
intermetallics, it was in solid solution of the
aluminum. On the other hand, Mg addition into
ETIAL 180 alloy produced the Mg2Si intermetallics.
SIMA process resulted in changes from dendritic to
globular structure. At the same time, it didn’t yield
to any new compound or intermetallics.
SSP generally improves mechanical properties due
to loading during forming process. The loading
causes to decrease of porosity and refine the grains.
In this study, ETIAL 180 was investigated while it
was cooled to room temperature from semi-solid
range, however forming process wasn’t applied.
Therefore, it wasn’t obtained expected mechanical
results.

Anahtar Kelimeler

ETIAL 180 alloy, Al-Si alloys, Trace element, XRD, SIMA Process, Semisolid processing