Al-Cu-Si üçlü alaşımının mikroyapısının ve mikrosertliğinin katılaşma hızına ve sıcaklık gradyentine bağlı olarak değişimi

Öz

Al-13.6Cu-6Si (%ağ.) üçlü alaşımı sabit bir katılaştırma hızında (V=17.4 μm/s), farklı sıcaklık gradyentlerinde (1.6-6.12 K/mm) ve sabit bir sıcaklık gradyentinde (G=4.64 K/mm) farklı katılaştırma hızlarında (8.3-166.0 μm/s) Bridgman tipi doğrusal katılaştırma fırını içerisinde tek yönlü olarak doğrusal bir şekilde katılaştırılmıştır. Katılaştırma işlemi tamamlanan alaşım numuneleri metalografik işlemlere tabi tutularak mikroyapıları açığa çıkartılmıştır. Mikroyapı parametreleri (λ1 ve λ2) üzerine katılaştırma parametrelerinin (V ve G) etkisi incelenmiştir. Ayrıca mikrosertliğin katılaşma hızına, sıcaklık gradyentine ve mikroyapı parametrelerine bağımlılığı araştırılmıştır. Bunun yanı sıra elde edilen sonuçlar literatürde yer alan benzer deneysel sonuçlarla kıyaslanmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Üçlü alaşımlar
• doğrusal katılaştırma
• mikroyapı
• mikrosertlik

The variation of microstructure and microhardness of Al-Cu-Si ternary alloy depending on solidification rate and temperature gradient

Abstract

The Al-13.6Cu-6Si (wt.%) ternary alloy was solidified upward unidirectional directionally in a Bridgman-type directional solidification furnace at a constant solidification rate (V=17.4 μm/s), different temperature gradients (1.6-6.12 K/mm), and different solidification rates (8.3-166.0 μm/s) at a constant temperature gradient (G=4.64 K/mm). After completion of the solidification process, the alloy samples were subjected to metallographic treatments to reveal their microstructures. The effect of solidification parameters (V and G) on microstructure parameters (λ1 and λ2) was examined. In addition, the dependence of microhardness on solidification rate, temperature gradient, and microstructure parameters was investigated. The results were also compared with similar experimental results reported in the literature.

Keywords

• Directional solidification
• microstructure
• microhardness
• ternary alloys

Kaynakça

1. L.R.Garcia, L.C.Peixoto, W.R.Osorio and A.Garcia, Globular-to-needle Zn-rich phase transition during transient solidification of a eutectic Sn-9%Zn solder alloy, Materials Letters, 63, 1314–1316, 2009. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2009.03.011.
2. E. Üstün and E. Çadırlı, Investigation of the microstructure and physical properties of directionally solidified ternary Al-8.8La-1.2Ni alloy, Journal of Alloys and Compounds, 855, p 157731, 2021. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.157331.
3. D.G. McCartney and J.D. Hunt, Measurements of cell and primary dendrite arm spacings in directionally solidified aluminium alloys, Acta Metallurgica, 29, 1851–1863, 1981. https://doi.org/10.1016/0001-6160(81)90111-5.
4. H. Kaya, E. Çadırlı, U. Böyük and N. Maraşlı, Variation of microindentation hardness with solidification and microstructure parameters in the Al based alloys, Applied Surface Science, 255, 3071-3078,2008. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2008.08.080.
5. H. Kaya, E. Çadırlı, M. Gündüz, Dendritic growth in an aluminum-silicon alloy, Journal of Materials Engineering and Performance, 16(1), 12–21, 2007. https://doi.org/10.1007/s11665-006-9002-2.
6. H. Kaya, U. Böyük, Çadırlı, E. and N. Maraşlı, Influence of growth rate on microstructure, microhardness, and electrical resistivity of directionally solidified Al-7 wt% Ni hypo-eutectic alloy. Metals and Materials International, 19(1), 39-44, 2013. https://doi.org/10.1007/s12540-013-1007-4.
7. E. Çadırlı, Effect of solidification parameters on mechanical properties of directionally solidified Al-rich Al-Cu alloys, Metals and Materials International, 19, 411–422, 2013. https://doi.org/10.1007/s12540-013-3006-x.
8. E. Çadırlı, E. Nergiz, H. Kaya, U. Büyük, M. Şahin and M. Gündüz, Effect of growth velocity on microstructure and mechanical properties of directionally solidified 7075 alloy, International Journal of Cast Metals Research, 33:1, 11-23, 2020 https://doi.org/10.1080/13640461.2020.1738131

9. H. Kaya, E. Çadırlı and U. Büyük, Microstructure, microhardness, tensile, electrical, and thermal properties of the Al-Mn-xSi ternary alloys. Kavove Materialy Metallic Materials, 58(4), 275-285, 2020. https://doi.org/10.4149/km_2020_4_275.