Alüminyum ve Alaşımlarında Hangi Mikroyapılar Görülebilir?

Döküm Alüminyum Alaşımlarının Mikro Yapıları

Al-Si Alaşımlarının Mikro Yapıları

Silikon kütle fraksiyonu w_Si genellikle 5%-13% şeklindedir. Bu hipoeutektik ve eutektik alaşımlar ısıl işlemle mukavemetlendirilemez. ZL102 gibi basit bir ikili Al-Si eutektik alaşımı, döküm halindeyken α + Si eutektik yapıya sahiptir. Silikon, iri iğneler ve çokgenler şeklinde görülür. Sodyum tuzları, fosfor veya diğer elementlerle yapılan modifikasyon, iri ötektik silikonu inceltir ve mekanik özellikleri ile işlenebilirliği iyileştirir.

Al-Si alaşımları nispeten az miktarda mukavemet artırıcı element içerir ve su verme sıcaklıkları ötektik noktadan oldukça uzaktır; bu nedenle çözelti işleminde aşırı ısınma nadiren görülür. Aşırı çözelti sıcaklığı nedeniyle erime başlangıcı meydana gelirse, yapıda yeniden erimiş kürcüler, tane sınırı erimesi ve topaklaşmış, irileşmiş silikon oluşur.

Al-Cu Alaşımlarının Mikro Yapıları

Bakır kütle fraksiyonu w_Cu 4%-11%’dir. Bu alaşımlar, ısıl işlem yoluyla, esas olarak θ fazı aracılığıyla mukavemetlendirilebilir; Al₂Cu. Az miktarda magnezyum ve çinko ilavesi S fazını oluşturabilir, Al₂CuMg (T fazı) ve AlCuZn, ek mukavemet sağlamak amacıyla kullanılır. Oda sıcaklığında ve yüksek sıcaklıklarda sergilenen yüksek mekanik özellikler, bu sistemi yüksek mukavemetli, ısıya dayanıklı döküm alüminyum alaşımlarının temelini oluşturur.

Al-Mg Alaşımlarının Mikroyapıları

Al-Mg alaşımları, alüminyum alaşımları arasında en düşük yoğunluğa ve en yüksek korozyon direncine sahiptir; özellikle elektrokimyasal korozyona karşı. Söndürülmüş durumda, yapı tek fazlı α’dır. Eğer Mg₂Si mevcutsa, daha düşük elektrot potansiyeli nedeniyle α’ya göre anodik olur; dolayısıyla Mg₂Elektrokimyasal korozyon sırasında Si sürekli olarak tüketilir; ta ki tek fazlı bir α yüzeyi kalana ve korozyon durana kadar. Bu alaşımlar, döküm kabiliyeti zayıftır, eritme süreci karmaşıktır ve sıcak mukavemetleri düşüktür. Yüksek magnezyum içerikli kaliteler, uzun süreli kullanım sırasında kırılgan hale gelebilir ve bu da kullanımlarını sınırlar.

Al-Zn Alaşımlarının Mikroyapıları

Döküm halindeyken, fazlar arasında α, silikon ve Mg bulunur₂Evet, ve az miktarda zararlı, iğneye benzeyen siyah β fazı, Al₉Si₂Fe₂. Mg₂Si, içeriğinin düşük olması nedeniyle genellikle gözlemlenmesi zordur.

Dövme Alüminyum ve Alaşımlarının Mikroyapıları

Ticari Olarak Saf Alüminyum Mikro Yapıları

Alüminyum kütle fraksiyonu w_Al Ticari olarak saf alüminyumdaki arıtma derecesi genellikle 98,80%-99,99% arasındadır; demir ve silikon başlıca safsızlık fazlarını oluşturur. Düşük demir ve silikon içeriklerinde silikon matris içinde çözünür ve demir iğne benzeri veya ince şerit şeklinde Al₃Fe. Daha yüksek oranlarda üçlü bileşikler oluşur. Demir, silikondan fazla olduğunda, düzensiz plaka benzeri veya iskelet yapılı bir α fazı oluşur, Al₁₂Fe₃Evet, formlar. Silikon, demiri aşarsa, iğne benzeri veya ince şeritli β fazı, Al₉Si₂Fe₂, formlar.

Korozyona Dayanıklı Alüminyum Alaşımları

Korozyona dayanıklı alüminyum, Al-Mn ve Al-Mg alaşım sistemlerinden oluşur.

Al-Mn Alaşımlarının Mikroyapıları

Yaygın bir kalite 3A21’dir ve ana katkı maddesi manganezdir. Ne zaman w_Mn > 1.6%, bol miktarda kırılgan Al₆Mn bileşikleri, alaşımın deformasyon sırasında çatlamaya yatkın olmasına neden olur. α katı çözeltisi ve Al’ye ek olarak₆Mn; fazlar arasında Al bulunabilir₆(FeMn), T(Al₂Mn₃Si₂), α(Al₁₂Fe₃Si) ve β(Al₉Si₂Fe₂).

Al-Mg Alaşımları

Tavlamadan sonra, aşağıdakileri içeren bir Al-Mg alaşımı w_Mg < 2%, tek fazlı bir α katı çözeltisidir. Magnezyum miktarı arttıkça, β(Al₈Mg₅) ortaya çıkar. 5% Mg değerinin üzerinde, yapı α + β(Al₈Mg₅), ve süneklik azalır. Başlıca fazlar arasında α, β(Al₈Mg₅), Al₆Mn, Al₇Cr ve Al₃Ti, Al gibi safsızlık fazları içeren₃Fe, (FeMn)Al₆, ve Mg₂Evet. Ötektik bileşikteki β fazı iskelet yapılıdır ve asitle aşındırılmadan önce açık gri renkte görünür.

Duralümin Alaşımları

Duralümin alaşımları ısıl işleme tabi tutulabilir ve Al-Cu-Mg ile Al-Cu-Mn sistemlerini içerir.

Al-Cu-Mg Alaşımlarının Mikroyapıları

Al-Cu-Mg üçlü denge diyagramının alüminyum bakımından zengin köşesinde, katılaşma sonucu S(Al) oluşabilir₂CuMg), θ(Al₂Cu), T(Al₆CuMg₄), β(Al₈Mg₅), ve α. Gerçek magnezyum içerikleri nispeten düşüktür; bu da alaşımları α + S, α + θ + S veya α + θ faz alanlarına yerleştirir. Dolayısıyla, iki ana mukavemetlendirme fazı θ ve S’dir.

Al-Cu-Mn Alaşımları

Bakır kütle fraksiyonu 6%-7% değerine ulaşabilir. Bakır ve alüminyum, Al güçlendirme fazını oluşturur.₂Cu, su verme ve yapay yaşlandırma işlemlerinden sonra alaşımı güçlendirir. At w_Mn = 0,4%–0,5%, ince dağılmış T(Al₂CuMn₂) ısı direncini artırır. Aşırı manganez, T fazını artırır ve irileştirir; bu da faz sınırlarını genişletir ve difüzyonu hızlandırır. Bunun sonucunda ısı direnci düşer ve kaynak sırasında sıcak çatlama eğilimi artar.

Süper-Duralümin Alaşımları

Yaygın süperduralümin alaşımları α ve MgZn içerir₂, T(Al₂Mg₃Zn₃), bir α + T(Al₂Mg₃Zn₃) ötektik ve (FeMn)Al gibi safsızlık fazları₆ ve Mg₂Evet.

Alüminyum Alaşımlarının Dövülmesi

Dövme alüminyum alaşımları genellikle iki sisteme ayrılır.

Al-Mg-Si-Cu Alaşımları

Bakır seviyesi çok düşük olduğunda ve magnezyum-silikon kütle oranı 1,73 olduğunda, Mg₂Si formları oluşur ve tüm bakır matris içinde çözünür. Daha yüksek bakır içeriklerinde ve magnezyum-silikon oranının 1,08’in altında olduğu durumlarda, ω(AlCu₄Mg₅Si₄) oluşabilir; geri kalan bakır ise θ(Al₂(Cu). Dolayısıyla, Al-Mg-Si alaşımlarına bakır eklenmesi, Mg’ye ek olarak ω, S ve θ değerlerini de ortaya çıkarabilir₂Evet.

Al-Cu-Mg-Fe-Ni Alaşımları

Bu alaşımlar, duralüminden daha az bakır ve magnezyum içerir ve bu nedenle daha fazla S fazı ve Al içerir₂CuMg. Demir ve nikel, Al'ı oluşturur₉İyi termal kararlılığa sahip olan FeNi. Fazla demir, Al oluşturur₇Cu₂Fe; oysa fazla nikel, AlCuNi bileşiğini oluşturabilir.