Yaşlandırma ve kriyojenik işlemlerin A-360 alüminyum alaşımının korozyon ve sertlik özelliklerine etkileri

Yıl 2025, Cilt: 40 Sayı: 2, 1159 - 1172

Kubilay Karacif , Hasan Hasırcı , Duygu Candemir

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1449263

Öz

Bu çalışmada, uygulanan suni yaşlandırma, doğal yaşlandırma ve kriyojenik ısıl işlemlerinin A-360 alüminyum alaşımının korozyon ve sertlik özelliklerine etkileri incelenmiştir. Yaşlandırma öncesi çözeltiye alma işlemi 560 ℃ sıcaklıkta, suni yaşlandırma işlemi 190 ℃ sıcaklıkta, kriyojenik işlem ise -140 ℃ sıcaklıkta uygulanmıştır. Kriyojenik işlem süresi 8 ve 16 saat olmak üzere iki farklı sürede uygulanmıştır. Farklı ısıl işlemlerin uygulandığı numunelerin korozyon özellikleri %3,5 NaCl ortamında potansiyodinamik korozyon testleri ile belirlenmiştir. Numunelerin sertlik incelemeleri Vickers yöntemi ile yapılmıştır. Mikroyapı incelemelerinde optik mikroskop kullanılmıştır. Korozyon test sonuçlarına göre; uygulanan yaşlandırma ve kriyojenik işlem ile alaşımın korozyon dayanımında çok büyük oranlarda iyileşme elde edilmiştir. Yaşlandırma ısıl işlemi ile en yüksek %51, kriyojenik işlem ile %92 seviyelerinde korozyon dayanımı artışı olmuştur. Yaşlandırma ile artan sertlik özelliği kriyojenik işlem ile daha da fazla artış göstermiştir. Kriyojenik işlem uygulaması ile alaşım sertliğinde 55 HV artış olmuştur. Sertliğin artması, alaşımının diğer mekanik özelliklerinin de geliştiğinin bir göstergesidir. Gerek korozyon dayanımı gerekse sertlik özelliklerindeki artışlarda, uygulanan ısıl işlemler sonucunda alaşımın mikroyapısında meydana gelen değişimler etkili olmuştur.

Anahtar Kelimeler

alüminyum, kriyojenik işlem, yaşlandırma, korozyon, sertlik

Kaynakça

• 1. Sonar, T., Lomte, S., Gogte, C., Cryogenic treatment of metal-a review, Materials Today: Proceedings, 5, 25219-25228, 2018.
• 2. Yao, E., Zhang, H., Ma, K., Ai, C., Gao, Q., Lin, X, Effect of deep cryogenic treatment on microstructures and performances of aluminum alloys: a review, Journal of Materials Research and Technology, 26, 3661-3675, 2023.
• 3. Harsha, S., Dasharath, S.M., Effect of cryogenic heat treatment & ageing on ultrafine grained aluminum–lithium alloy- a review, Materials Today: Proceedings, 45, 338-348, 2021.
• 4. Sonia, P., Verma, V., Saxena, K.K., Kishore, N., Rana, R.S., Effect of cryogenic treatment on mechanical properties and microstructure of aluminum 6082 alloy, Materials Today: Proceedings, 26, 2248-2253, 2020.
• 5. Kızılkaya, E., Ovalı, İ., The effects of shallow cryogenic process on the mechanical properties of AISI 4140 steel, Gazi University Journal of Science, Part C, 6 (1), 137-148, 2018.
• 6. Höke G., Şahin, İ., Çinici, H., Fındık, T., Effect of cryogenic processes on the mechanical properties of SAE 4140 steel, Journal of Selçuk-Technic, 13 (2), 25-37, 2014.
• 7. Zhang, W., Bai, P., Yang, J., Xu, H., Dang, J., Du, Z., Tensile behavior of 3104 aluminum alloy processed by homogenization and cryogenic treatment, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 24, 2453-2458, 2014.
• 8. Güney, F., Kam, M., Gerengi, H., Kaya, E., Yıldız, M., Investigation of the effect of deep cryogenic treatment with different holding time on the corrosion behavior of cementation steel, Bilecik Şeyh Edebali University Journal of Science 9 (2), 703-712, 2022.
• 9. Vamsi, K., Krishnakumar, M., Saravanan, R., Effect of preheating temperatures on distribution of FeTiO3 on A 360 aluminum alloy by stirring, Materials Today: Proceedings, 27 (3), 2412-2417, 2020.
• 10. Kumar, S.D., Magarajan, U., Kumar, S.S., Millan, R., Effect of deep cryogenic treatment on the microstructural, mechanical and ballistic properties of AA7075-T6 aluminum alloy, Defense Technology, 30, 101-110, 2023.
• 11. Feng, B., Gu, B., Li, S., An efficient pre-hardened cryogenic forming process for AA7075 aluminum alloy sheets, Journal of Manufacturing Processes, 92, 534-547, 2023.
• 12. Klug, M.J., Tegg, L., Klug, P.J., Drazic, G., Almasy, L., Lim, B., Cairney, J.M., Podgornik, B., Multiscale modification of aluminum alloys with deep cryogenic treatment for advanced properties, Journal of Materials Research and Technology, 21, 3062-3073, 2022.
• 13. Klug, M.J., Rezar, R., Klug, P.J., Podgornik, B., Influence of deep cryogenic treatment on natural and artificial aging of Al-Mg-Si alloy EN AW 6026, Journal of Alloys and Compounds, 899, 163323, 2022.
• 14. Madhloom, M.A., Ataiwi, A.H., Dawood, J.J., Influence of cryogenic treatment on hardness, tensile properties, and microstructure of aluminum alloy AA6061, Materials Today: Proceedings 60, 2157-2161, 2022.
• 15. Zhou, J., Li, J., Xu, S., Huang, S., Meng, X., Sheng, J., Zhang, H., Sun, Y., Feng, A., Improvement in fatigue properties of 2024-T351 aluminum alloy subjected to cryogenic treatment and laser peening, Surface & Coatings Technology, 345, 31-39, 2018.
• 16. Araghchi, M., Mansouri, H., Vafaei, R., Guo, Y., A novel cryogenic treatment for reduction of residual stresses in 2024 aluminum alloy, Materials Science & Engineering A, 689, 48-52, 2017.
• 17. Nazarian, H., Krol, M., Pawlyta, M., Vahdat, S.E., Effect of sub-zero treatment on fatigue strength of aluminum 2024, Materials Science & Engineering A, 710, 38-46, 2018.
• 18. Dong, F., Huang, S., Yi, Y., Huang, K., Jia, Y., Yu, W., Zhao, Z., Comparative study on the formability and microstructure evolution of different tempered Al-Cu-Li alloy sheets during room and cryogenic temperature forming process, Journal of Materials Research and Technology, 25, 3137-3150, 2023.
• 19. Su, R., Jia, Y., Li, G., Qu, Y., Li, R., Effect of deformation amount on microstructure and properties of AA2024-T8I4 with deep cryogenic treatment, Journal of Alloys and Compounds, 947, 169578, 2023.
• 20. Pan, Y., Duan, S., Guo, F., Matsuda, K., Wang, T., Zou, Y., Stress corrosion inhibition mechanism of hot rolled medium thickness Al-Zn-Mg-Cu plate by cryogenic-aging treatment, Journal of Materials Research and Technology, 23, 894-910, 2023.
• 21. Ma, S., Su, R., Li, G., Qu, Y., Li, R., Effect of deep cryogenic treatment on corrosion resistance of AA7075-RRA, Journal of Physics and Chemistry of Solids 167, 110747, 1-7, 2022.
• 22. Vicere, A., Roventi, G., Paoletti, C., Cabibbo, M., Bellezze, T., Corrosion behavior of AA6012 aluminum alloy processed by ECAP and cryogenic treatment, Metals, 9 (4), 1-13, 2019.
• 23. Su, R., Ma, S., Wang, K., Li, G., Qu, Y., Li, R., Effect of cyclic deep cryogenic treatment on corrosion resistance of 7075 alloy, Metals and Materials International, 28, 862-870, 2022.
• 24. Zhang, W., Jang, J., Dang, J., Liu, Y., Xu, H., Effects of cryogenic treatment on mechanical properties and corrosion resistance of LC4 aluminum alloy, Advanced Materials Research, 627, 694-697, 2013.
• 25. Kucerova, L., Hajek, J., Vitek, J., The effect of cryogenic treatment on mechanical properties, wear and corrosion resistance of aluminum alloy AW7075, Manufacturing Technology, 20 (1), 60-65, 2020.
• 26. Ma, S., Su, R., Wang, K., Yang, Y., Qu, Y., Li, R., Effect of deep cryogenic treatment on wear and corrosion resistance of an Al-Zn-Mg-Cu alloy, Russian Journal of Non-Ferrous Metals, 62 (1), 89-96, 2021.
• 27. Cabeza, M., Feijoo, I., Merino, P. and Trillo, S., Effect of the deep cryogenic treatment on the stress corrosion cracking behavior of AA 2017-T4 aluminum alloy, Materials and Corrosion, 67 (5), 504-512, 2016.
• 28. Aksöz S., Özdemir A.T., Çalın R., Altınok Z., Bostan B., Effects of sintering, ageing and cryogenic treatments on structural and mechanical properties of AA2014-B4C composite, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 28 (4), 831-839, 2013.
• 29. Li, G.R., Cheng, J.F., Wang, H.M., Li, C.Q., The influence of cryogenic-aging circular treatment on the microstructure and properties of aluminum matrix composites, Journal of Alloys and Compounds 695, 1930-1945, 2017.