Yüksek basınçlı döküm yöntemi ile üretilen Mg-4Sb-2Al alaşımına Ce (Seryum) ilavesinin etkisinin incelenmesi

Yıl 2022, , 1373 - 1386, 28.02.2022

Levent Cenk Kumruoğlu , Kübra İnce

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.911073

Öz

Bu çalışmada Mg-4Sb-2Al alaşımına, ağırlıkça % 0,5, 1, 2 oranlarında Ce (seryum) elementi ilavesinin etkisi incelenmiştir. Döküm prosesi olarak yüksek basınçlı kokil kalıba döküm yöntemi kullanılmıştır. Üretilmesi planlanan ürünler direk olarak çekme ve darbe numunesi şeklinde üretilmiştir ve çekme numuneleri yarı endüstriyel pilot ölçekli numuneleri temsil etmektedir. Üretilen numunelerin mekanik özelliklerini tespit etmek için çekme deneyleri, sertlik deneyleri, metalurjik ilişkiyi tespit etmek için ise metalografik inceleme, SEM ve XRD incelemeleri yapılmıştır. İlave edilen Ce oranına bağlı olarak mekanik özellikler artmıştır. Bu sonuçlara göre Mg3Sb2, Mg12Ce, CeSb ve Mg fazlarının varlığı tespit edilmiştir. İlave edilen Ce oranının artmasına bağlı olarak yeni bir faz olan CeSb fazının şiddeti artmıştır. CeSb ve Mg3Sb3 intermetalik fazlarının tane sınırlarında biriktiği anlaşılmıştır. Tane sınırlarında çubuğumsu bir şekilde birikim gösteren bu yapılar, dislokasyon hareketini engellemek ve ince taneli bir yapı oluşturmak sureti ile çekme mukavemetini ve sertlik değerlerini artırmıştır. Çekme mukavemeti değerleri %0,5 Ce, %1 Ce, %2 Ce ilave edilen alaşımlar için sırası ile 145-148 MPa, 164-168 MPa, 163-167 MPa aralığında, uzama yüzdeleri ise sırası ile %12, %13 ve %16 olarak tespit edilmiştir. Ce ilavesi ile sertlik değeri 48 BHN’den 54 BHNe’ye artmıştır.

Anahtar Kelimeler

Yüksek Basınçlı Döküm,, Mg-4Sb-2Al, Magnezyum Alaşımları, Seryum, Mekanik Özellikler

Destekleyen Kurum

Sivas Cumhuriyet Üniversitesi, CÜBAP Koordinasyon Birimi

Proje Numarası

M712

Kaynakça

• 1. M. Avedesian and H. Baker, “Magnesium and Magnesium Alloys, ASM International Handbook Committee, United States of America.”, ASM Specialty Handbook. (1999)., p. 350 (1999).
• 2. Joost, W. J. and Krajewski, P. E., “Towards magnesium alloys for high-volume automotive applications”, Scripta Materialia, 128, pp. 107–112 (2017).
• 3. “International Magnesium Association”, https://www.intlmag.org/
• 4. Pan, F., Yang, M., and Chen, X., “A Review on Casting Magnesium Alloys: Modification of Commercial Alloys and Development of New Alloys”, Journal of Materials Science & Tech 32(12), pp. 1211–1221 (2016).
• 5. Friedrich, H. E. and Mordike, B. L., Eds., Magnesium Technology: Metallurgy, Design Data, Applications, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg (2006).
• 6. “Properties and Selection: Nonferrous Alloys and Special Purpose Materials”, ASM Handbook Vol.2 (1996).
• 7. Sankaran, K. K. and Mishra, R. S., “Chapter 7 - Magnesium Alloys”, In Metallurgy and Design of Alloys with Hierarchical Microstructures, K. K. Sankaran and R. S. Mishra, Eds., Elsevier, pp. 345–383 (Jan., 2017).
• 8. Polmear, I., StJohn, D., Nie, J.-F., and Qian, M., “6 - Magnesium Alloys”, In Light Alloys (Fifth Edition), I. Polmear, D. StJohn, J.-F. Nie, and M. Qian, Eds., Butterworth-Heinemann, Boston, pp. 287–367 (Jan 1, 2017).
• 9. Hamdy Makhlouf, A. S., “Chapter 15 - Intelligent Stannate-Based Coatings of Self-Healing Functionality for Magnesium Alloys”, In Intelligent Coatings for Corrosion Control, A. Tiwari, J. Rawlins, and L. H. Hihara, Eds., Butterworth-Heinemann, Boston, pp. 537–555 (January 1, 2015).
• 10. Read “Opportunities in Protection Materials Science and Technology for Future Army Applications” at NAP.Edu (n.d.).
• 11. “International Journal of Automotive Technology and Management (IJATM) Inderscience Publishers - linking academia, business and industry through research”, https://www.inderscience.com/jhome.php?jcode=ijatm&csid=4f04o3jupauj0vm4r4aelsqr24.
• 12. Rajeshkumar, R., Jayaraj, J., Srinivasan, A., and Pillai, U. T. S., “Investigation on the microstructure, mechanical properties and corrosion behavior of Mg-Sb and Mg-Sb-Si alloys”, Journal of Alloys and Compounds, 691, pp. 81–88 (2017).
• 13. Nayyeri, G. and Mahmudi, R., “EFFECTS OF SB ADDITIONS ON THE MICROSTRUCTURE AND IMPRESSION CREEP BEHAVIOR OF A CAST MG–5SN ALLOY”, undefined (2010).
• 14. Khan, M. N., “Solidification study of commercial magnesium alloys”, p. 105.
• 15. “High Integrity Die Casting Processes | Wiley”, https://www.wiley.com/en-ag/High+Integrity+Die+Casting+Processes-p-9780471201311.
• 16. Basak, C. B. and Krishnan, M., “Applicability of Scheil–Gulliver solidification model in real alloy: a case study with Cu-9wt%Ni-6wt%Sn alloy”, Philosophical Magazine Letters, 95(7), pp. 376–383 (2015).
• 17. Dini, H., Andersson, N.-E., and Jarfors, A. E. W., “Effect of Mg17Al12 Fraction on Mechanical Properties of Mg-9%Al-1%Zn Cast Alloy”, Metals, 6(10), p. 251 (2016).
• 18. Okamoto, H., “Mg-Sb (Magnesium-Antimony)”, J. Phase Equilib. Diffus., 31(6), pp. 574–574 (2010).
• 19. Miller, A., “I. The crystal structure of the intermetallic compound Mg12Ce. II. Reaction products of gamma-picoline and iodine”, phd, California Institute of Technology (1957).
• 20. Li, B., Long, W., and Zhou, X., “The effect of Ti on the microstructure and mechanical properties of (Ti + Mg 3 Sb 2 )/Mg composites”, Advanced Composites Letters, 29, p. 2633366X2093002 (2020).
• 21. Yang, M., Qin, C., and Pan, F., “Effects of heat treatment on microstructure and mechanical properties of Mg-3Sn-1Mn magnesium alloy”, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 21(10), pp. 2168–2174 (2011).
• 22. Lu, X., Zhao, G., Zhou, J., Zhang, C., and Yu, J., “Microstructure and Mechanical Properties of the As-Cast and As-Homogenized Mg-Zn-Sn-Mn-Ca Alloy Fabricated by Semicontinuous Casting”, Materials (Basel), 11(5) (2018).
• 23. Tekumalla, S., Seetharaman, S., Almajid, A., and Gupta, M., “Mechanical Properties of Magnesium-Rare Earth Alloy Systems: A Review”, Metals, 5(1), pp. 1–39 (2015).
• 24. Yang, M., Zhang, J., and Guo, T., “Effects of Ca addition on as-cast microstructure and mechanical properties of Mg–3Ce–1.2Mn–1Zn (wt.%) magnesium alloy”, Materials & Design (1980-2015), 52, pp. 274–283 (2013).
• 25. Yu, H., Xin, Y., Wang, M., and Liu, Q., “Hall-Petch relationship in Mg alloys: A review”, Journal of Materials Science & Technology, 34(2), pp. 248–256 (2018).