Eşit kanal açısal presleme (EKAP) yöntemi kullanılarak Al-Zn-Mg alaşımının mekanik ve yüzey özelliklerinin araştırılması

Tez Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Atatürk Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği, Türkiye

Tez Danışmanı: Yaşar Totik

Tezin Onay Tarihi: 2022

Tezin Dili: Türkçe

Özet:

Amaç: Endüstride en çok kullanılan metaller arasında yer alan alüminyum ve alaşımları; hafif olmaları, yüksek ısıl ve elektrik iletkenlikleri, artırılabilen mekanik özelikleri ve korozyona karşı yüksek dirençleri nedeniyle havacılık, uzay ve otomotiv gibi sektörler için günümüzde önemli bir malzeme konumundadır. Özellikle son yıllarda, yüksek enerji verimliliği, uzun ömür, yüksek emniyet ve üstün mukavemet özelliklerine sahip malzemelerin geliştirilmesine yönelik çalışmalar giderek artmaktadır. Bu çalışmada aşırı plastik deformasyon yöntemlerinden Eşit Kanal Presleme (EKAP) ve yüzey kaplama yöntemlerinden Plazma Elektrolitik Oksidasyon (PEO) yöntemi kullanılarak, uzay ve havacılık uygulamalarında kullanılan Al-Zn-Mg alaşımlarının mekanik ve yüzey özellikleri iyileştirilerek bu sektörlerde kullanımının artırılması amaçlanmıştır. Yöntem: Al-Zn-Mg alaşımlarının mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi için EKAP prosesinde kullanılan rota, paso ve sıcaklık parametreleri ve seviyeleri L9 (33) deney planı kullanılarak Taguchi deney tasarım yöntemine göre optimize edilmiş ve bu parametrelere göre EKAP işlemi gerçekleştirilmiştir. EKAP işlemi uygulanmış tüm numunelerin yapısal, mekanik ve tribolojik davranışları SEM/EDS, EBSD, TEM, XRD, 2D profilometre, mikrosertlik ve pin-on-disk sistemleri kullanılarak analiz edilmiştir. Taguchi deney tasarımına göre optimum özelliklere sahip EKAP işlemi uygulanmış numune tespit edilerek, belirlenen kaplama parametrelerine göre plazma elektrolitik oksidasyon (PEO) işlemi uygulanmıştır. PEO kaplama işlemi uygulanmış numunelerin yapısal ve mekanik özellikleri de SEM, XRD, 2D profilometre, nanosertlik ve pin-on-disk sistemleri kullanılarak analiz edilmiştir. Bulgular: Deney tasarımında belirlenen parametrelere göre gerçekleştirilen EKAP işleminin Al-Zn-Mg alaşımının içyapı ve mekanik özellikleri üzerinde etkili olduğu, bu işlem ile tane boyutlarının azaldığı, sertlik ve aşınma davranışlarının arttığı gözlenmiştir. Ayrıca içyapı ve mekanik özellikler üzerinde EKAP parametrelerinin önemli etkiye sahip olduğu, azalan sıcaklık ve artan paso sayısı ile Al-Zn-Mg alaşımlarında tane boyutunun azaldığı, sertlik ve aşınma özelliklerinin arttığı belirlenmiştir. Yapılan EKAP işlemlerinde 185,1 HV ile en yüksek sertliğe ve 465 nm ile en düşük tane boyutuna, BC rotasında 100 °C sıcaklıkta 8 paso (B8) işlem görmüş numunede elde edilmiştir. EKAP işlemleri sonucunda en iyi özelliklerin elde edildiği B8 numunesine uygulanan PEO kaplama işlemi neticesinde yüzeyde büyütülen Al2O3 tabakasının, Al-Zn-Mg alaşımlarının yüzey özelliklerini geliştirdiği, sertlik ve aşınma davranışlarını önemli derecede iyileştirdiği gözlenmiştir. Sonuç: Aşırı plastik deformasyon yöntemlerinden biri olan EKAP işlemi ve PEO işleminin Al-Zn-Mg alaşımlarının içyapı, mekanik ve yüzey özelliklerini önemli derecede iyileştirdiği belirlenmiştir. EKAP işleminde rota, paso sayısı ve sıcaklığın etkili olduğu, en iyi rotanın BC, en etkin paso sayısının 8 ve en etkin sıcaklığın 100 °C olduğu belirlenmiştir. EKAP işlemi uygulanmış numune üzerinde PEO işlemi ile büyütülen Al2O3 tabakasının alaşımın yüzey özellikleri ve aşınma davranışını önemli derecede artırdığı tespit edilmiştir.