Özet:
Son yıllarda metalik malzemelerin özelliklerinin ileri taşınması için mevcut
katılaşma parametrelerinin (bileşim C0, sıcaklık gradyenti G ve katılaştırma hızı V)
dışında katılaşmaya etki edecek başka dış parametreler araştırılmaktadır. Yapılan
çalışmalara göre dış parametre olarak göz önüne alınan elektromanyetik alan,
elektrik akımı, elektrik akım pulsu gibi yöntemlerin malzemenin mikroyapısına etki
ettiği bildirilmiştir.
Bu çalışmada mikroyapısı çok iyi bilinen eriyik Al-Cu ve Al-Ni ötektik alaşımları
herhangi bir elektrik pulsu, elektrik arkı ve elektrik akımı oluşturmaksızın
katılaştırma yönüne paralel ve antiparalel yönlerde, farklı büyüklüklerde (610 kV
cm1) düzgün elektrik alan altında katılaştırılmıştır. Bu amaçla öncelikle yenilikçi,
bir katılaşma sisteminin tasarımı yapılmıştır. Söz konusu alaşımlar bu deneysel
sistem kullanılarak katı-sıvı arayüzeyin büyüme yönünde (E+) ve bu yöne ters (E_)
olacak şekilde yüksek elektrik alan altında katılaştırılmıştır. Durgun elektrik alan
altında katılaştırılan numunelerden ötektik measfe (), ötektik yapının tane boyutu
(ÖTB), sertlikler (HB) ve nihai çekme mukavemeti (NÇM) incelenmiş ve bunların
elektrik alanın yönü ve büyüklüğü ile nasıl değiştiği lineer regrasyon analizleri ile
ortaya konmuştur.
Durgun elektrik alanın farklı yön ve büyüklükleri altında katılaştırılan Al-Cu ve AlNi alaşımlarının mikroyapı, mekanik özellikleri analizlerinden elde edilen önemli
bulgular şu şekildedir. Uygulanan yüksek voltaj etkisiyle eriyik atomlar ve
moleküller pozitif yükle yüklenirler bununla birlikte metalik eriyik atomları
doğrudan voltaj uygulamasından önce topraklanarak en yüksek enerji
seviyelerindeki elektron veya elektronları kaybederek pozitif yükle yüklenirler.
Uygulanan elektrik alan yüklü sıvı atomlar ve moleküller üzerinde bir elektrik alan
kuvveti oluşturur. Bu oluşan kuvvet, uygulanan yöne bağlı olarak sıvıdan katıya
geçen atom ve molekül sayısında bir artışa veya azalmaya sebep olur. Buna bağlı
olarak uygulanan pozitif(E+) ve negatif(E_) elektrik alan malzemede ötektik mesafe,
tane boyutları gibi mikroyapı parametrelerini, sertlik ve gerilme mukavemeti gibi
mekanik özellikleri artırmış ve azaltmıştır. Yapılan analizlerden elektrik alan
katılaşma yönüne paralel ve anti paralel olarak uygulandığında mikroyapıya ve
diğer mekanik özelliklere çift yönlü bir etki oluşturduğu gösterilmiştir.