al-tİb2(al-tİ-b) İÇeren kompozİt tozlarin toz metalÜrjİsİ yÖntemİ İle tane İnceltİcİ...

7/24/2019 AL-TB2(AL-T-B) EREN KOMPOZT TOZLARIN TOZ METALRJS YNTEM LE TANE NCELTC OLARAK N-STU RETM

1/25

C u m h u r i y e t n i v e r s i t e s i M e t a l r j i V e M a l z e m e M h e n d i s l i i 2 0 1 5

AL-TB2(AL-T-B)ERENKOMPOZTTOZLARINTOZ METALRJS

YNTEMLETANENCELTC OLARAKN-STURETM

Cumhuriyet niversitesi Mhendislik Fakltesi

Metalrji ve Malzeme Mhendislii Blm

Proje: 2241-A Sanayi Odakl Lisans Bitirme Tezi Destekleme Program

(2014-12)

Danman:

Yrd. Do. Dr. Ali ZER

Proje Mensuplar:

Mesut Arkolu

Kubilay Kurtulgan


2/25

1

1. zet

Bu deneysel almada Al-Ti-B ve Al-TiB2 tozlarn gezegenseldeirmende ya ve kuru

terek, toz boyut dalm, faz oluumu (XRD) ve tane morfolojisi (SEM) incelemesi ile

AlTiB fazlarnn retilebilirlii ve alminyum alamlarnn dkmnde tane inceltici

zeliklerinin allmas amalanmtr.

Bunun iin tozlar gerek metalik gerek bileik formda gezegensel deirmende beslenerek

30 dakika ve 150 dakika srelerle 600 devir/dk deirmenleme hznda tld. Her bir

tmeden sonra alnan tozlar temizlenip kurutularak XRD ve SEM incelemesi iin analize

gnderildi. XRDde fazlar, SEMde ise yzey ve elementel analiz yaplarak alminyum

dkmlerine katlarak seriyi bozmayacak ince taneli alamlar retilmesi ve sanayidekullanlabilirlii incelendi.

2. SUMMARY

In this experimental study, Al-Ti-B and Al-TiB2powders were milled in planetary ball

mill and powder size distribution, phase formation (XRD) and particle morphology was

investigated to reproductibility of AlTiB phases and the grain refinement of Al alloys were

aimed.

For this purpose, powders were fed to planetary ball mill at a speed of 600 rpm at

different milling times as 30 min and 150 min either in metallic form or compound form of

Al, Ti, B powders. Powders were dried and cleaned after each milling for SEM and XRD

characterization. Phases and morphology-elemental analysis were conducted by XRD and

SEM, respectively. Moreover, the powders were reinforced to Al alloy castings witohut

breaking through the alloy series which are mainly used in aluminum industry, and examined.


3/25

2

3. Teekkr

Danmanmz Yrd. Do. Dr. Ali zere alma boyunca bilgi ve deneyimleri ile yol

gstermesi, zora dtmzde umutsuzlua kaplmamz engelleyip sonucu bulmamz iin

tevikinden dolay teekkr ederiz.

Tezin laboratuvar almalar aamasnda yardmc olan ve imkn salayan Cumhuriyet

niversitesi Metalrji Ve Malzeme Mhendislii Blm ve Bartn niversitesi Merkez

Aratrma Laboratuvarna teekkr ederiz.

alma boyunca maddi ve manevi olarak hibir desteini ve imknn esirgemeyen

Alsolar Alminyum A. yetkililerine ve alanlarna teekkr ederiz.

Her konuda sabrla yardmc olan Arkolu ve Kurtulgan aile mensuplarna teekkr

ederiz.


4/25

3

indekiler

1. zet................................................................................................................................................. 1

2. SUMMARY.................................................................................................................................... 1

3. Teekkr.......................................................................................................................................... 2

indekiler................................................................................................................................................ 3

ekiller Tablosu....................................................................................................................................... 4

Tablolar................................................................................................................................................... 4

1 Teorik ereve:............................................................................................................................... 5

1.1 Giri......................................................................................................................................... 5

1.2 Bileimindeki Ana Elementler ve Etkileri............................................................................... 61.3 Problemin Tanm.................................................................................................................... 7

1.4 almann Amac................................................................................................................... 7

1.5 Literatr Taramas................................................................................................................... 7

1.6 Yntem ve Prosedrler............................................................................................................ 9

1.6.1 rnekleme....................................................................................................................... 9

1.6.2 Aletler-Ara Gere Cihaz.............................................................................................. 9

1.6.3 Veri toplama.................................................................................................................. 10

1.6.4 Veri Analizi................................................................................................................... 10

1.6.5 Aratrma Sorusu ve/ veya Hipotez............................................................................... 10

1.7 almann nemi................................................................................................................. 11

2 Deneysel almalar...................................................................................................................... 12

3 Deneysel Sonular ve Tartma..................................................................................................... 13

3.1 XRD Sonular ve Tartma..................................................................................................... 13

3.2 SEMSonular ve Tartma................................................................................................... 15

3.3 Mikroyap Analizi ve Tartma............................................................................................... 18

3.4 Sertlik Deney Sonular ve Tartma...................................................................................... 20

4 Genel Sonular.............................................................................................................................. 21

5 Kaynaklar...................................................................................................................................... 22


5/25

4

ekiller Tablosu

ekil 1:A31ve A32ninXRD sonularekil 2: A32-A52-A72nin XRD sonular

ekil 3:A SEMGrnts, B Spectrum 10 Elementel Analizi, C Spectrum 11 Elementel Analizi

ekil 4:A SEMGrnts, B Spectrum 12 Elementel Analizi, C Spectrum 13 Elementel Analizi,

D Spectrum 14 Elementel Analizi

ekil 5:Saf Alminyum 20x bytme mikro yap fotoraf

ekil 6:A32 20x bytme mikro yap fotoraf(Farkl dalayclarla grntler konulmutur)

ekil 7:A32 50x bytme mikro yap fotoraf





ekil 12:Numunelerin Sertliklerinin Karlatrmal Grafii

Tablolar

Tablo 1: Al-Ti-B ve Al-TiB2 tozlar molar oran tablosu

Tablo 2:Numunelerin Sertlik Deerleri tablosu


6/25

5

1 Teorik ereve:

1.1 Giri

Alminyum dier metallere gre hafiflii, alamlandrlarak yeterli mukavemete sahipolmas, tekrar defalarca kullanlabilirlii, yksek korozyon direnci, yksek s ve elektriksel

iletkenlii ve ekillendirilebilirlii gibi zelliklerinden dolay daha avantajldr. Alminyum

demirden kat daha hafif olmasna ramen alamlandrlarak demire yakn mukavemette bir

malzemeye dntrlebilir. Alminyum normal atmosfer koullarnda oksijen ile reaksiyona

girerek kendi yzeyinde doal bir koruyucu film tabakas oluturur [3-5]. Yapsal hatalar

azaltmak ve mikro zellikleri iyiletirmek amacyla birincil Si partikllerine modifikasyon ve

-Al tanelerine Ti ieren (Al-Ti ve Al-Tix-By) ve Ti iermeyen (Al3B) master alamlar iletane inceltme ilemi uygulanr [6-8]. Tane inceltme ilemleri ile -Al tanelerinin boyutu

kltlerek dkm kalitesi iyiletirilebilir. Tane inceltme ilemi ile ince e eksenli tane

yaps elde edilir ve bu sayede yksek akma dayanm, yksek tokluk, gelitirilmi

ilenebilirlik ve rnlerin mkemmel derin ekilebilirlik gibi eitli zelliklere sahip olmas

salanr [6].Peritektik Al-Ti oluumu, katlama iin merkez oluturmas ve iine ilave edilen

bor alam ile birlikte dkmn mekanik zelliklerinde yksek oranda artma beklemektedir.

Al-Ti-B alamlar, sv alminyuma ilave edilerek tane inceltme ilemi gerekletirilir. Al-Ti-

B, alminyum alamlarnda tanelerin koordinasyon saysn yani komu tane saysn 6ya

yaklatrarak tane boyutunun bymesini engellemeye yardmc olur. Bu sayede Al tanelerin

anormal bymesini durdurur. Tane snrlarnda ve iinde tutulan AlTiB, tane snr enerjisini

etkileyerek bymeyi engellemektedir.


7/25

6

1.2 Bileimindeki Ana Elementler ve Etkileri

1.

Titanyum

Alminyum alamlarnda tane kltc bir etki gsterir. % 0.05-0,2 snrlar arasnda

ilave edilir. Basnl dkm alamlarna Ti ilavesi zararl grlr. nk Ti ilavesi

akkanl azaltr, bu durum ise dkm srasnda zorluk kartr. Basnl dkmlerde

souma hzl gelitiinden kaynakl kk taneler oluur. Titanyum ekme mukavemetiyle

sneklii artrr, s iletkenliini ise azaltr.[9]

2.Bor

Bor, titanyuma oranla sv metalin iinde ok daha kk mikronlarda olduundan dolay

ekirdeklenmeyi hzlandrma etkisi ok daha fazla olduu ve sv metalin iinde tane boyutu

olarak bor, titanyumun 1/8 kadardr. Bor mkemmel tane inceltici zeliklerine sahip olduu

dnlmektedir. Ayrca Bor sayesinde mkemmel bir iyap elde edileceine kan

getirilmitir. Genellikle % 0.01 orannda kullanlr. Bor kullanlmad zaman titanyumuntane kltme etkisi, tekrar ergitme esnasnda azalr. Titanyum gibi bor da ekme

mukavemetini ve sneklii artrr .[9]

3.Demir

Al-Fe alamlar pek kullanlmazlar. Demir, alminyum alamlarnda emprite olarak

bulunup, miktar farkllk gsterir. Demir baz uygulamalarda mukavemeti, yksek

scaklklarda sertlii artrma gibi alam zelliklerini iyiletirici zellie sahiptir. Ayrca

srekli dkm kalplarnn scak atlamaya olan direncini artrr. Bazen de ekilme leri

azaltmak iin demir ilave edilir. Demirin bir baka zellii de tane kltc olmasdr.

Bununla beraber yksek silisyumlu alamlarda demir miktarnn fazla oluu kaba kristalli ve

gevrek bir yapya neden olur.[9]


8/25

7

4.Silisyum

Bu alamlarn korozyondirenci yksektir ama ilenebilmesi zordur. Dkm alamlarda%12ye kadar Si alamn akcln ve yksek scaklk dayanmn artrr.[9]

1.3 Problemin Tanm

Ticari olarak dkm yaplan alminyum alamlarnn ihtiyaca karlk verememesi

bundan kaynaklolarak istenilen mekanik zellikleri karlamas amacyla tane incelticilerin

yurt dndan satn alnmas sebebi ile tane incelticilerin yurtiinde retilebilirlii aratrlmas

planlanmaktadr. Bununla beraber retilen malzemelerin karakterizasyonlar yaplacak ve

kullanlabilirlii incelenecektir.

1.4 almann Amac

Sanayide kullanlan ticari olarak dkm yaplan alminyum alamlarnn ihtiyaca

karlk vermesi, istenilen mekanik zellikleri karlamas iin piyasada bulunan tane

incelticilerin yurt dndan satn alnmasn nleyip tamamen yerli bir tane inceltici yardm ile

ithal edilene oranla daha kaliteli bir dkm gerekletirmektir. Yaplacak olan bu alma ile

Al dkmnde kullanlan ticari olarak piyasada bulunan tane incelticilerin yerli retim olmas

ile Made in Turkey etiketi nem kazanacak ithal deil ihracat da yaplabilecek hem de yurt

iinde retimi gerekleen alminyum dkmleri istenilen zelliklere sahip olacak hem de en

ksa sre iinde mteriye ulatrlabilecektir. Yerli retimin da bamlln da azaltacaktr.

1.5 Literatr Taramas

Bitmi rnn performans test sonularna (Metalrjik ve Mekanik) negatif bir etki

yaratmadan, tane inceltici olarak kullanlan master alamn maliyetinin azaltlmas adna Al-

Ti-B zerine almalar yaplmtr. Murat olak ve Ramazan Kayk tarafndan yaplanalmann ismi AITiB MASTIR ALAIMI LAVESNN ETAL160 DKM ALAIMI

ZERNDE TANE NCELTME ETKSNN NCELENMES bu almada Al-Ti-B mastr

alamlar ilavesi ile dkm alminyum alamlarnda tane inceltme ilemi genel dkmhane

uygulamalar arasnda yaygn olarak kullanlan bir ilemdir. Sv alminyum alamlarna

genellikle ergitme potasnda katlan tane incelticiler eriyik ierisinde kat heterojen

ekirdeklenme merkezleri oluturarak yapnn daha ince taneli olmasnda rol oynamaktadr.

Genel olarak tane inceltme yaplm alminyum dkmlerinde tane inceltme yaplmamolanlara gre daha iyi beslenebilirlik saland, daha gzeneksiz bir yap olutuu ve daha


9/25

8

yksek ekme dayanm, uzama deerleri ve szdrmazlk deerleri elde edildii

bilinmektedir. Bununla birlikte uygulamada Al-Ti-B mastr alamlarn kullanm, sv

alminyuma ilave yntemi ve tane inceltmeyi etkileyen faktrler ve sonularn

tekrarlanabilirlii konularnda elikili raporlar bulunmaktadr. Bu almada, en yaygn

kullanlan Al-Ti-B mastr alamlarndan birisi olan Al5Ti1B tr tane inceltici mastr

alamnn ETAL160 alam zerinde tane inceltici etkisi bekletme zamanna kar

incelenmitir. almada kullanlan ETAL160 alam birincil (primer) ve hurda (dkmhane

dngs) olarak ayr ayr kullanlm ve tane inceltici ilavesinin her iki alam zerindeki

etkileri incelenmitir. Sonular Al5Ti1B mastr alam ilave edilmi ETAL160 alamndan

dklen numunelerde ortalama tane boyutunun mastr alam ilavesinden sonra potada

bekletme zaman ile nemli lde deitiini gstermitir. Ayrca tane inceltme etkisinin

dkm dngs (hurda) alama gre birincil kleden yaplan dkmlerde daha yksek

olduu gzlemlenmitir.

Sonu olarak ise ETAL160 alamna ilave edilen Al5Ti1B tane incelticinin bekletme

zamanna gre etkisinin incelendii bu almada; hem hurda hem de primer alamnda

bekletme zamannn nemli bir parametre olduu belirlenmitir. ETAL 160 primer alamna

tane inceltici ilavesinde 25 dakika sonra alnan numuneden llen tane boyutu 195 mdir.

Tane inceltilmemi dkm numunesinde tane boyutu 560 m ve bu deer ilaveden sonra25.

dakikaya kadar azalarak optimum 195 m deerine ulatktan sonra daha fazla sre tutulan

numunelerden yaplan lmlerden tane boyutunun daha da artt grlmtr. Tane inceltici

ilavesinden 60 dakika sonra alnan numuneden yaplan lmlerde tane boyutunun 320 m

seviyelerinde olduu gzlenmitir. ETAL 160 hurda alamna tane inceltici ilavesinden

sonra tutma zamannn etkisini incelediimizde primer alama paralel sonularla

karlamaktayz. Hurda alam iinde optimum zaman 25 dakika ve tane boyutu 195 m

seviyesindedir. Hurda alamnda da optimum sreden sonra bekletme tane boyutuna olumsuz

ynde etki ederek 60 dakika sonra alnan numuneden yaplan lmlerde tane boyutunun 300

m seviyelerine kmaktadr. Tane inceltici ilavesinde bekletme zamannda optimum sreden

sonra tane boyutunun tekrar bymesinin sebebi olarak; tane inceltici ilavesiyle alam

ierisinde oluan TiB2ve TiAl3gibi intermetalik bileiklerin zamanla znmeye balamas

ve bunlarn birbiriyle birleerek bymesi olarak grlmektedir. Tane incelticisiz olarak

yaplan dkm numunelerini karlatrdmzda hurda alam tane boyutu 470 m iken,

primer alamda 560 m seviyelerindedir. Aradaki tane boyut fark ise hurda malzemenin


10/25

9

daha nceki dkmlerinde tane inceltme ilemine tabi tutulmasndan dolay ieriinde hazr

bulunan titanyumdan kaynakland varsaylmaktadr. [16]

1.6

Yntem ve Prosedrler

1.6.1 rnekleme

Al, Ti ve B elementleri tedarik edilerek tozlar ncelikle gezegensel deirmende

yksek enerjili olarak retilmeye allacaktr. Farkl sre ve dn hzlarnda denemeler

yaplarak Al-Ti-B ikili-l alamlar retilecek ve stokiometrisi belirlenecektir. XRD, SEM-

EDS, gibi tekniklerle karakterize edilecek toz bileiminin farkl seri alminyum alamlar

zerine etkilerini incelemek iin dkmler yaplacak ve artan oranlarda Al-Ti-B ilavesi ile

dkm yapsndaki farkllklar hem optik hem de SEM ile belirlenerek raporlanacaktr.Alama ilavelerin hangi oranda ne tr farkllklara sebep olduu belirlenecektir. Numuneler

kesim, zmparalama ve parlatma aamalarndan sonra numuneler raporlanarak proje

sonulanacaktr.

1.6.2

Aletler-Ara Gere Cihaz

Al, Ti, B tozu

Gezegensel deirmen

Cihaz ad: RetschDM100

Hassas terazi

Termokupllar

Ergitme iin serisi belli alminyum paralar

arj malzemeleri (Fe, Ti, Si, V, Mg, Zn)

ndksiyon oca

Numune kesme cihaz

Numune zmparalama

Parlatma cihaz

Optik mikroskop


11/25

10

SEM TESCAN-XM

XRD

Cihaz ad: Smartlab X-Ray Diffraction Rigaku

1.6.3 Veri toplama

Faz analizleri iin X-nlar difraktometre (XRD) cihaz, metalografik numune

hazrlama ilemlerinin yaplmas, optik mikroskop ile mikro yapnn belirlenmesi, makro

sertlik cihazlar ile sertlik deerlerinin okunmas. Ayrca kompozitlerdeki veya alamlarn in-

situ faz yaplar taramal elektron mikroskobu (SEM) kullanlarak incelenmesi.

1.6.4

Veri Analizi

Kimyasal analizde kan numunenin ieriinin Al alamlarna uygunluuna karar

verilmesi, optik mikroskopta kan mikro yapyla ilgili yorumun yaplmas, makro sertlik

deerlerinin Al alamlar iin uygunluuna baklmas en son olarak da elde edilen veriler

nda kaliteli bir dkmn tanelerinin inceliinin kontrol.

1.6.5 Aratrma Sorusuve/ veya Hipotez

Al retiminde istenilen mekanik zelliklere sahip dkm yaplmaldr. Dkm kalitesi

de ihtiyalara karlk verip vermemesiyle dorudan ilgilidir. Gerekletirilecek almada

aadaki sorularn cevaplar aratrlacaktr;

-Tane incelticilerin mekanik zelliklere etkisi nasldr?

-Tane incelticiler hangi plastik ekil verme ynteminde hangi oranda etkili olmaktadr?

-retilecek tane inceltici kompozisyonu veya kompozisyonlarnn piyasadaki dier

incelticilerle elementel, faz ve alam benzerlikleri nelerdir?

Karakterizasyon almalar (XRD, SEM,) yaplarak farkllklar ortaya koyulup mekanik

etkiler farkllklarla aklanabilir mi?

-Kimyasal kompozisyonu birbirine yakn olmasna ramen piyasada farkl firmalardan tedarik

edilen tane incelticilerin, proje kapsamnda retilen tane inceltici ile karlatrmas

yapldnda dkme etkisi nasldr?

-Uygun maliyette olmasna ramen istenilen mekanik zellikleri tam olarak karlamayan bir

inceltici kullanlrsa ne gibi sonular ortayakar?


12/25

11

-Kullanlacak tane inceltici ile alminyum serisinde kompozisyon bakmndan bir deime

gerekleir mi?

-Hangi alminyum serisinde ne kadar miktarda retilecek tane inceltici kullanlarak istenilenmekanik zelliklere ulalr?

1.7 almann nemi

lkemizde ve Dnyada elik Sektrnn artk ekiciliinin azalmasyla birlikte Alminyum

kolay s transferine ve sy souran bir metal olmas nedeniyle soutma sanayinde geni bir

yer bulur. Bakrdan daha ucuz olmas ve daha ok bulunmas, ilenmesinin kolay olmas

nedeniyle birok sektrde kullanlan bir metaldir. Alminyum genel manada soutucu

yapmnda, spot klarda, mutfak gereleri yapmnda, hafiflik esas olan aralarn yapmnda

(uak, bisiklet, otomobil motorlar, motosikletler vb.) kullanlr. Estetiin ve gelecein

malzemesi olarak grlr. Bunun yannda sanayide nemli bir madde olan alminyum gnlk

hayatta her zaman karmza kan bir metaldir. Arl dk ve yksek korozif ortamda

alacak malzeme sektrnde alminyum ve alamlar her zaman parlayan bir yldz

olacaktr. Bu yzdendir ki lke olarak retimini gerekletirdiimiz alminyumun dayanmn

artrp kullanm alanlarna zg daha uzun mrl bir malzeme retilmesinde byk bir adm

olacaktr. Dnyadaki alminyum reticileri de bu projede elde edeceimizi umduumuz taneinceltici sayesinde onlara ulap sat ile lkenin ihracatna katk olarak geri dneceini

dnlr.


13/25

12

2 Deneysel almalar

NumuneAd

Al Ti B TB2 ToplamArlk(gr)

30 dk 150 dkevrim

A2 1 0.5 0.25 - 5.34

A3 1 0.5 0.5 - 5.57

A5 1 1 0.25 - 7.73

A6 1 1 0.5 - 7.98

A7 1 - 0.5 - 3.23 X

A8 1 - - 1 10 X

Tablo 1: Al-Ti-B ve Al-TiB2 tozlar molar oran tablosu

*** Tozlar molar oranlarna ayrlarak hazrlanmtr.

**30 dakika evrime tabi tutulan numunelerin sonular sonunda 1 ile 150 dakika evrime tabi tutulan

numunelerin ise isimlendirilmesi sonunda 2 ile yaplmtr rnein; A21 (A2nin 30 dakika temsil

etmektedir) A32 (A3n 150 dakika evrime tabi tutulann temsil etmektedir.

Molar oranlarda tartlan numuneler hazrlanmtr. Hazrlanan numuneler (1: 10)orannda bilye ile deirmende aseton zeltisi ilavesi ile 24 saat tlmtr. 24 saat srenin

ardndan alnan zeltiden aseton uzaklatrlm ve tozlar tek tek paketlenmitir.

Molar oranlarda konulan tozlar kontrol edilerek tekrar tartlmtr. Ardndan (1: 10) orannda

bilye ile kartrlarak (1: 3) orannda propanol ilavesi ile gezegensel deirmene arj

edilmitir. Hazrlananher numune (1: 2) si 30 dakika geri kalan ise 150 dakika gezegensel

deirmende saa ve sola doru dndrlerek ya tmeye tabi tutulmutur. Ardndan

numuneler XRD de fazlar, SEM de ise yzey ve elementel analizleri yaplmtr. Analizleri

yaplan numuneler laboratuvar ortamnda dkm yaplan alminyum serilerine ilave edilerek

dkm gerekletirilmi ve ardndan metalografi laboratuvarnda metalografik ilemlerin

ardndan mikroyap fotoraf ekilerek kontrol edilmitir. Seri kaymas olup olmadn

anlamak iin saf halde dkm yaplan numunelerle karlatrlmtr.


14/25

13

3 Deneysel Sonular ve Tartma

3.1

XRD Sonular ve Tartma

ekil 1: A31 ve A32 numunelerinin XRD sonular

ekil 1de Al-Ti-B oran 2:2:1 olan A3 kodlu kompozisyonun 30 dk ve 150 dkda tlm

XRD analizleri grlmektedir. Buna gre 39 2tetada alminyumun ana piki 45 ve 66 deki dier

pikleri ile grlmektedir. Yani ana yap ve en byk tozlar alminyumlardr. Bunun yannda

tmeden kaynakl B6O ve AlTi2yaplar elik etmektedir. 30, 35 ve 50lerde B6O yaps ksmi

oksit alm bor elementinin kalntlar olarak grlrken, AlTi2ve Al11Ti5tipi yaplar da 30,5, 34,5

ve 38,5lerde ana ekirdekleyici olarak kendini gstermitir. Bu yaplarn ana malzemesi Al olarakkalm ve dkm esnasnda yapya kk tane boyutu ve amorfumsu zelliklerinden dolay difze

olmalar beklenmitir.

0

500

1000

1500

2000

2500

20 30 40 50 60 70 80

2 teta ()

iddet

a3-2

a3-1


15/25

14

ekil 2: A32-A52-A72nin XRD sonular

Kare: Al gen: B6O Daire: AlTi2-Al11Ti5 Yldz: Ti2O

ekil 2 A32, A52, A72 kodlu numunelerin XRD grafiklerini gstermektedir.A32 ierisinde

alminyumla birlikte bor ve titanyum elementleri hali hazrda bulunurken bunlar gezegensel

deirmende tlmesiyle B6O olan piklere dnmlerdir. Bununla birlikte ierisinde Ti olanlarda

ALTi2 ve Al11Ti5 gibi intermetaliklere rastlanmtr. A52 ve A72 kodlu numunelerde alminyum

miktar daha fazladr bununla birlikte titanyum ve bor tozlar oksitlenip Ti20 ve B6O gibi denge d

fazlara dnmtr. A72 de ise alminyum tozu maksimum olup devam eden ana tozlar kk

piklerle birlikte B6O pikleridir. nk A72de her hangi titanyum ilavesi yaplmamtr. Buradan

anlalaca zere uzun sre evrilmede alminyum pikleri genilemi ve klmtr dolaysyla

alminyum pikleri ile beraber dier piklerin olumas daha olasdr nk aralardaki kk baz

piklerde baka Ti2O veya AlTi5 tarzndaki bileiklerin olutuunu gstermektedir. Fakat A52de

byleyken A72 de titanyum ilavesi olmadndan dolay bor tozlar oksitlenmi ve alminyumla

birleerek alminyum ierisinde znmtr.


16/25

15

3.2

SEMSonular ve Tartma

A

B


17/25

16

ekil 3: A6SEMGrnts, B Spectrum 10 Elementel Analizi, C Spectrum 11 Elementel Analizi

ekil 3-ada tozlarn tmeden sonraki elektron mikroskobu grnts yer almaktadr.

Elektron mikroskobu kk bytmede ekilmesine ramen Al tozlar zerine birikmi ve/veya

tutunmu Ti ve B tozlar grlmektedir. ekil 3-bde Spektrum 10 noktasndan alnan elementel analiz

grlmektedir. En byk boyutlu toz Al olduu iin genel grnm alminyum tabanl grlmektedir.

Fakat daha yakn bytmelerde Al tozu zerinde yaplacak incelemelerde ortalama Al -Ti-B oranlar

grlebilir diye dnlmektedir. Mikroskop grntsnde deforme olmu alminyumlarla birlikte

yzeye tutunmu Ti ve B, elementel analizlerde de kmtr. Buna gre bir alminyum evresinde

yaklak olarak Al:Ti:B oran 5:1:1 civarnda grlmektedir ki bu da elektron mikroskobunun yakn

bytmesinde yaklak olarak 2:1:1e tekabl etmektedir ki A6 kodlu numunede de oranlarmz

yaklak olarak bu ekildedir. ekil 3-cde Spektrum 11de ise benzer oran 5:2:1 olarak grlmekle

birlikte bir miktar oksit gze arpmaktadr. Bu oksit de XRD analizlerinde belirtilen AlTiOx benzeri

yap ile rtmektedir.

C


18/25

17

ekil 4: A7 A SEMGrnts, B Spectrum 12 Elementel Analizi, C Spectrum 13 Elementel Analizi,

D Spectrum 14 Elementel Analizi

ekil 4-Ada elektron mikroskobu grnts grlmektedir. kincil elektronlarla inceleme

grnts olup tozlarn deforme olup oksitli olanlarn da ki bunlar geni yass ekilde grlmektedir,

genellikle tozlarn mikron alt olduu gzlemlenmitir. ekil 4-Bde Spektrum 12 ve 13te benzer

tozlar olup Al-B-Ti-O trevi tozlar olduu dnlmektedir. Bu da XRDde benzer fazlar olarak

kendini gstermitir. Spektrum 14te ise Al-Ti-O-B eklindeki kombine bir bileik olarak gze

arpmaktadr. Toz oranlar ise Spektrum 14 iin Al:Ti:B iin 5:2:1dir ve bunun bir sebebi uzak ekim

iken dieri de tozlardan en bynn Al olmasndan kaynakland dnlmektedir.

A B

C D


19/25

18

3.3

Mikroyap Analizi ve Tartma

ekil 5:Saf Alminyum 20x bytme mikro yap fotoraf

a) b)




20/25

19

a) b)


a) b)

ekil 9:A72 10x bytme mikro yap fotoraf ekil 10:A72 20x bytme mikro yap fotoraf

ekil 11:A72 50xbytme mikro yap fotoraf


21/25

20

Kokil kalba dkp retilen numunelerde saf alminyumda ksmen tane oluumu olup yzey

fotoraflarnda herhangi bir dentritik grnt gze arpmam olup 2. dentrit kollarnn ksmen

mesafeleri grlyor. A62 numunesinde tane snrlar keltilerden dolay daha net

grlmektedir. A62 20X bytmesi nitalle dalandnda tane snrlar ortaya kt ve tanearalarnda da intermetalik fazlarn (AlTi2, Al11Ti5 ) olutuu dnlmektedir. A72de Al-B

yapsnda bor alminyumun tane snrlarna yerleerek kristal yap ierisinde dalm ve daha

kk tanelerin olumasna yol amtr. A72 de 20X bytmesinde grld zere yaklak

tane boyutu 3-5 mikrondur. A32nin 20x bytmesinde farkl dalama ortamlarnda dalayc

ortamn etkisi grlmektedir. ntermetalik fazlarnn olduu ya da alminyum alamlarnn az

olduu yerlerde siyah benekler grlmektedir. Bu benekler HCl ile dalanm mikro yapdr.

3.4

Sertlik Deney Sonular ve Tartma

Saf (7075 ) A32 A62 A72

60 HB 103.36 HB 96.56 HB 93 HB

Tablo 2:Numunelerin Sertlik Deerleri tablosu

ekil 12:Numunelerin Sertliklerinin Karlatrmal Grafii

A62, A72 ve A32 kodlu numunelerde sertlik testi ile elde edilen verilere gre genel olarak taneboyutu inceldike tane snrlar artacandan numunelerin sertlik ve mukavemet deerlerindebir artgrlmektedir.Bunun nedeni intermetalik fazlarn alminyum tane snrlarna kelerek

znmesi ve mekanik zeliklerinin yksek kmasdr.

0

20

40

60

80

100

120

A62 A72 A32 saf

Seri 1

Sertlik

Numune


22/25

21

4 Genel Sonular

Al-7075 alamna ilave edilen Al:Ti:B=5:1:1 tane incelticinin etkisinin incelendii bu almada;

hem hurda hem de primer alamlarnda tane incelticilerle yaplan dkmn yaplabilirlii ve tane

incelticilerin lkemizde in-situyntemiyle retilebilirlii incelenmitir. AL-Ti-B tozlarnn in-situile

retiminden sonra yaplan dkmlere ilavesiyle elde edilen sonularda grld zere alminyumun

tane incelmesi grlm ve bununla birlikte mekanik zeliklerinde de iyileme grlmtr. Sv

metale bir miktar titanyum ve bor ilavesi tane yapsnda nemli lde klme salamakta ve

alamn dklebilirliini artrmaktadr.

TiAl3 zayf bir ekirdekleyicidir. Ayn zamanda TiA13 kristalleri alminyum iinde yksekoranda znrle sahiptir. Bu iki nedenle sadece titanyumla inceltme yapldnda ok ince tane

elde etmek iin olduka fazla miktarda titanyum ilavesi gerekmektedir. TiB2partiklleri mkemmel

ekirdekleyicilerdir. TiB2 sv alminyumda neredeyse hi znmemektedir. Bu nedenle TiB2

partiklleri dk ilave oranlarnda bile mkemmel tane inceltme salamaktadr. TiB2partikllerinin

sv Al iinde kat kalmalar daha uzun bekletme sreleri iin inceltme etkisinin devam etmesini

salamaktadr.

AlB2 alminyumda en mkemmel ekirdekleme yetenei olan bileiktir. nk intermetalikler

tane snrlarnda kelerek srekli keltiler olutururlar. Tane inceltici ilavesinde bekletme

zamannda optimum sreden sonra tane boyutunun tekrar bymesinin sebebi olarak; tane inceltici

ilavesiyle alam ierisinde oluan AlTi2, Al11Ti5, TiB2ve TiAl3, gibi intermetalik bileiklerin zamanla

znmeye balamas ve byyen tanelerin birlemesi grlmektedir. Tane incelticisiz olarak yaplan

dkm numunelerini karlatrdmzda tanelerin daha ince ve mekanik zeliklerinin daha iyi kt

ve alminyum alamnda seri kaymasna neden olmad grlmtr. Yaplan almann gerek

literatr aratrmas gerek de deneysel almalar bu konunun daha da ileri dzeye giderek entegre bir

ekilde retiminin yaplabilecei, allabilecei ve Made in Turkey etiketi ile dnyaya ithalatnngerekletirilebilecei dnlmektedir.


23/25

22

5 Kaynaklar

I. Chemical Of The Week - Aluminum

II. The Point of a Monument: A History of the Aluminum Cap of the Washington

Monument-George J. Binczewski

III. International Aluminium Institute 2004; Available from: www.world-aluminium.org.

IV. European Aluminium Association 2004.

V.

Campbell, J. Castings : [the new metallurgy of cast metals]. 2003, Butterworth

Heinemann.

VI. McCartney, D.G. Grain Refining Of Aluminum And Its Alloys Using Inoculants.

International Materials Reviews, 1989. 34(5): p. 247-260.

VII. Vander Voort, G.F, A. International, and A.I.H. Committee, Metallography and

microstructures. 2004: ASM International. M. ULUDAG et al./ ISITES2014

Karabk - TURKEY 1610

VIII. Xu, C.L, et al, Effect of La2O3 in the AlPTiTiCLa2O3 modifier on primary

silicon in hypereutectic AlSi alloys. Journal of Alloys and Compounds, 2006. 421

(12): p. 128-132.

IX. DEMR DII DK SICAKLIK METAL ve ALAIMLARI, Kocaeli niversitesi,

Ders Notlar Arivi

X.

TMMOB MADEN MHENDSLER ODASI, Alminyum Raporu

XI. Ermi, H. M., Yaman, B., Kkkaragz, S., idem, M., Etial 145 Al-Si

(A.A332) alamlarnn modifikasyonu, 2.Alminyum Sempozyumu, Seydiehir 98-

113 (2003).


24/25

23

XII. Lee, Y. C., Dahle, A. K., Stjohn, D. H., Hutt, J. E. C., The affect of grain refinement

and silicon content on grain formation in hypoeutectic Al-Si alloys, Journal of

Materials Processing Technology, A259 43-52 (1998).

XIII.

Eruslu, N., Alminyum Alamlarnn Dkm ve Yap Kontrol , Segem

Yaynlar, stanbul 7-95 (1984).

XIV. Ibarra D. G., Control of Grain Refinement of Al -Si Alloys by Thermal Analysis,

Department of Mining and Metalurgical Enginering McGill University, Montreal

Canada 1-38 (1999).

XV. avuolu, E., Eruslu, N., Akdeniz, A., Altmolu A., Alminyum ve

Alamlarnda Alama ile Tane Kltme, 3. Ulusal Alminyum

Kongresi,Seydiehir, 136-139 (1978).

XVI. Al-Ti-B mastr alam ilavesinin etial160 dkm alam zerinde tane inceltme

etkisinin incelenmesi,Murat OLAK ve Ramazan KAYIKCI

XVII. Alminyum dkm alamlarna Al5Ti1B ile tane inceltme ilemi uygulanmas, Fatih

Baypnar

XVIII. Al/TiC In-Situ NANO KOMPOZTLERN SICAK PRESLEME YNTEMYLE

RETLMES, Burak DKC, Fevzi BEDR, ve Mehmet GAVGALI

XIX.

avusoglu, E., Eruslu, N., Akdeniz, A., Altmsoglu A., Alminyum veAlasmlarnda Aslama ile Tane Kltme, 3. Ulusal Alminyum Kongresi,

Seydisehir, 136-139 (1978).

XX. Uygun, G., Bozkurt, N., Gekinli, E., Alminyum Bor ile Tane Kltme ve Bor

Daglmnn Otoradyografi ile Tespiti, 4. Ulusal Metalurji Kongre ve Sergisi,

Seydisehir, 753-765 (1986).


25/25

al-tİb2(al-tİ-b) İÇeren kompozİt tozlarin toz metalÜrjİsİ yÖntemİ İle tane İnceltİcİ...

Documents