AA6063 alüminyum alaşımında AlFeSi faz dönüşümlerinin selektif çözündürme yöntemiyle analizi

Abstract

Alüminyumunun mekanik özellikleri bazı uygulamalarda tek başına yeterli olmadığı için uygun elementlerle alaşımlandırılmaktadır. Bu alaşımlardan bir tanesi de 6xxx serisi silisyum ve magnezyum alaşımıdır. Bu grup içerisindeki en önemli alaşımlardan biri ise 6063 alüminyum alaşımıdır. AA6063 alaşımı, ekstrüzyonla şekillendirmeye uygunluğu mükemmel olarak nitelendirilen, ısıl işlem ile sertleşebilen alüminyum alaşımları grubundandır ve mekanik özellikleri ısıl işlemle önemli ölçüde iyileştirilebilir. Bu alaşım grubunun içerisinde alaşım elementlerine ilaveten yaklaşık %0,3 oranında demir bulunmaktadır. Demir katı alüminyum içerisinde son derece sınırlı çözünürlüğe sahiptir. Demir elementinin varlığı özellikle hurdadan yapılan üretimde kaçınılmazdır ve daha düşük oranlara indirilmesi ekonomik değildir.AA6063 alaşımlarının endüstriyel uygulamalarda en yaygın üretim şekli DC sürekli döküm yöntemidir. Bu yöntemdeki katılaşma hızları ve alaşımın kimyası nedeniyle katılaşmış yapıda demir, yapraksı formdaki ß-AlFeSi intermetaliği şeklinde bulunur. İntermetalik fazın bu şekildeki morfolojisi özellikle daha sonraki şekillendirme işlemlerinde olumsuz bir etki olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu nedenle döküm işleminin ardından homojenizasyon ısıl işlemi kullanılarak döküm yapıda yoğun olarak bulunan ve mekanik özellikleri (ekstrude edilebilirlik) olumsuz etkileyen iğne formundaki ß-AlFeSi intermetalik fazı, daha yuvarlak ve küçük, zincir şeklinde olan ?-AlFeSi intermetalik fazına dönüştürülerek alaşımın mekanik özelliklerinin iyileştirilebilmesi sağlanır.Bu çalışmada selektif çözündürme metodu kullanılarak döküm numunedeki ve 560 °C de 16 saat süreyle homojenizasyon işlemi uygulanarak tam homojenize yapılmış AA6063 numunelerin yapısında bulunan intermetalik fazların X-ışınları difraksiyon paterni (XRD) ile incelemesi yapılmıştır. Numuneler butanol tekniği kullanılarak, butanol çözeltisi içerisinde argon atmosferi altında çözündürülmüş ve daha sonra 0,45?m lik teflon filtreden vakum yardımıyla süzülmüştür. Süzme işleminin ardından filtre üzerinde kalan intermetalik fazlara XRD incelemesi yapılarak her iki yapıda bulunan intermetalik fazlar tespit edilmiştir. Ayrıca numunelere EDS analizi yapılarak döküm numunedeki ve homojenizasyon işlemi sonrası tam homojenize yapı içerisinde bulunan elementlerin nasıl değiştiği incelenmiştir.Döküm ve tam homojenize yapılmış numuneye ağırlık testi yapılarak numune içerisindeki intermetalik fazların miktarı tespit edilmeye çalışılmıştır. Son olarak ise döküm numune ve 560 °C da 16 saat süreyle homojenize yapılmış AA6063 numunelere sertlik testi yapılarak her iki numunedeki sertlik ölçülmüştür.Sonuç olarak normalde alüminyum matris içerisinde çok az miktarda bulunan ve XRD yöntemiyle varlıkları belirlenemeyen intermetalik fazın matristen ayrılarak XRD işlemiyle karakterize edilebileceği gösterilmiştir. Selektif çözündürme tekniği sayesinde intermetalik fazlarla ilgili bilgiler rahatlıkla değerlendirilebilmektedir. Bu yöntemle yapılacak ölçümler sonucu homojenizasyon sırasındaki faz dönüşümlerinin detaylı bir şekilde değerlendirilmesi mümkün olabilecektir. Ayrıca XRD ölçümleri kıyaslanarak ısıl işlem veriminin nümerik olarak değerlendirilmesinin mümkün olabileceği gösterilmiştir.