Farklı yön ve büyüklükte uygulanan düzgün elektrik alan altında katılaştırılan alüminyu bakır ve alüminyum nikel ötektik alaıımların mikroyapı ve mekanik özelliklerinin elektrik alana bağlılıklarının incelenmesi

Abstract

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 (610 kV cm1) 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.