Download
1 / 167
1.77k likes | 2.43k Views
Bölüm 2.23 Al ü min y um ve alaşımlarının kaynağı. Alüminyum’un Özellikleri. 1950’den bu yana büyüyen kullanım oranı (6 kat) Yaygın metal – yer kabuğunun % 8 ’i Hafif ağırlık - Özgül ağırlık = 2.7 Orta ila yüksek dayanım ( alaşım türüne bağlı)
E N D
Alüminyum’un Özellikleri • 1950’den bu yana büyüyen kullanım oranı (6 kat) • Yaygın metal – yer kabuğunun % 8’i • Hafif ağırlık -Özgül ağırlık = 2.7 • Orta ila yüksek dayanım (alaşım türüne bağlı) • Yüksek iletkenlik (saf metalvedüşük alaşımlar) • Korozyona dirençli (Al2O3kaplama) • Yansıtma özelliği yüksek • Anti-manyetik
Alüminyum’un Eldesi • Bayer prosesi ile boksit’ten Al2O3elde edilir • Alüminyum yapmak üzere Hall-Heroult prosesiyle Al2O3elektrolitik olarak indirgenir • Bu proses için büyük enerji ihtiyacı, ucuz enerji kaynakları kullanılsa dahi, alüminyum üretiminin ana kısmını oluşturur.
Alüminyum’un Eldesi Bayer prosesinin prensibi
Alüminyum’un Eldesi Alüminyum oksit’in erimiş curuf elektrolizinin prensibi
Alüminyum’un Eldesi • Hall ve Heroult tarafından geliştirilen prensibin esası, alüminyum oksit’in erimiş kriyolit (Na3AlF6) içinde çözünürlüğü ve bu sayede oksitin, aşağıdaki reaksiyon uyarınca elektrokimyasal çözünmesidir. • Bu reaksiyon 950°C ile 980°C arasında gerçekleşir • 4 ton boksit 2 ton alüminyum oksit ve sonuçta 1 ton saf alüminyum verir
Fabrikasyon (İşleme) • Sünek metal, haddeleme ve ekstrüzyon ile kolayca işlenir • Ticari saf metale, tavlama yapılmaksızın % 80-90 oranında soğuk redüksiyon uygulanabilir • 350˚C’de tavlama • Talaşlı işlenebilirliği iyidir ancak sıvanma eğilimi taşır
Alüminyum esaslı metallerin kaynak özelliklerinin genel yapı çelikleriyle karşılaştırılması
Alüminyum Ürünler • Dökme alaşımlar • Yoğruk ürünler • Saç, levha, folyo • Çubuk, tel, boru • Standart ve özel ekstrüze edilmiş şekiller • Dövme parçalar, darbeyle üretilmiş parçalar (ekstrüzyon ve dövmenin birleşik hali) • Toz metalurjisi (çökelme sertleşmesi uygulanmış)ürünleri
Yapısal Uygulamalar • Statik inşaat yapıları • Merdivenler • Nakliye • Uzay, karayolu (kamyon, otobüs, TIR’lar), demiryolu • Makina ve endüstriyel ekipman • Kıvılcım üretmeyen takımlar,depo çatıları, kimyasal işlem tankları, tespit elemanları, modeller, enstrümanlar • Dayanıklı tüketim malları • Ev aletlerinin gövdeleri: buzdolapları, mobilya, pişirme ekipmanları (tencere, tava)
Isıl ve Elektrik • Elektrik • Saf alüminyum, aynı ağırlıkta bakırın iletkenliğinin % 200’üne sahiptir • İletkenler, ısı emiciler, kapasitörler, antenler • Yansıtıcılar • Aynalar, araştırma ışıkları, çatı izolasyonları
Diğer Uygulamalar • Ambalajlama • İçecek kutuları, folyo, hermetik sızdırmaz paketler • Tozlar ve pastalar • Yansıtıcı boya, baskı mürekkepleri, ısı tekniği, termit kaynağı tozu (Al ile Fe2O3 karışımı)
Kullanım Sınırları • Sıcaklık aralığı, normal alaşımlar için -240˚C ile +200˚C arasındadır • Özel alaşımlar için 350˚C’ye kadar çıkabilir • Çökeltme sertleşmeli alaşımlar için kısa sürelerle 480˚C’ye çıkılabilir • Düşük elastisite modülü, takviye gerekir • Çeliğe göre daha düşük aşınma, sürünme ve yorulma özellikleri
Alüminyum Alaşımlarının Gösterimi • Alaşım gösterim sistemleri, yoğruk ürünler ve dökme alaşımlar içindir • UNS sayıları - ‘A’ ‘dan sonra AA numarası gelir • Yoğruk ürünler için ısıl işlem gösterim sistemi • Bazı özelalaşımlar
Alaşım Türleri ve Özellikleri • Deformasyon sertleşmeli alaşımlar (ek olarak, katı çözelti sertleşmeli alaşımlar) • Çökelme (yaşlandırma) sertleşmeli alaşımlar • Parçacık sertleşmeli alaşımlar • Akma dayanımı: 1050-O için 28 Mpa ve 2024-T815 için 455 Mpa • Düşük sıcaklıklarda dayanım artar • Sünek-gevrek geçişi yoktur
Al-Al2Cu sisteminde yaşlandırma işleminin prensibinin gösterilişi
Deformasyon Sertleşmeli Alaşımların Isıl İşlemleri
İkinci ve Üçüncü Karakterler • ‘x’ genellikle 0 ile 9 arasındadır, ancak 2 karakter olabilir • Eğer x = 8 ise, tavlamadan sonra % 75’lik bir soğuk kalınlık azaltmaya denk olmalıdır • Diğer ‘x’ sayıları, oransal bir deformasyon miktarını gösterir • 3’üncü bir karakter, özel bir varyasyonu gösterir • Örn. 5083-H116, bu malzemenin folyolanma hasarını azaltmak için özel bir ısıl işleme maruz kaldığını gösterir
Çökeltme (Yaşlandırma) Sertleştirmesi T (deg C) • Çözme tavı- a + balaşımı, B’nin tümünü çözmek için asıcaklık bölgesine ısıtılır. Su verme ile B çözeltide kalır (aşırı doymuş yapı) • Yumuşak& sünek durum • Yaşlandırma – çözme tavı uygulanmış alaşımı, ince b partiküllerinin oluştuğu bir sıcaklıkta tutma • Sertleştirme durumu Sıvı L + a a a +b Saf A Yüzde B
Bileşimin Etkileri • Düşük B içerikli alaşımlar, sadece zayıf bir yaşlandırma sertleşmesi etkisi gösterir • Çözme tavında çözünemeyen yüksek bir b seviyesine sahip alaşımlar,zayıf bir sertleşme etkisi gösterir • Ortalama B seviyesine sahip alaşımlar, ise en yüksek sertleşme etkisi gösterir • Bu alaşımlar tek faz (a) alanı için sadece dar bir sıcaklık aralığına sahiptir • Bu alaşımlar da, geniş bir katılaşma aralığına sahiptir; kaynak sırasında çatlak oluşturma eğilimi taşırlar ve bu nedenle düşük kaynak ve döküm kabiliyetine sahiptir
Sertleştirme mekanizması İlgili yumuşatma mekanizması • Deformasyon * Toparlanma, yeniden kristalleştirme, tane büyütme • Yaşlandırma * Çözme ısıl işlemi • Tane boyutu * Tane büyültme • Alaşımlama * Hiçbiri
Sıcaklık Üç farklı denge diyagramının yaşlandırma sertleşmesine uygunluk bakımından incelenmesi
Çökelme Sertleştirmesi • Çökelmeler, yüksek sıcaklıklara kadar dağılmaya direnir (340˚C’ye kadar) • Toz metalurjisi (P/M) ürünler • SAP – sinterlenmiş alüminyum parçalar (Al2O3) • Metal matrisli kompozitler • Hızlı katılaştırma (RS-P/M) hiperötektoid demir alaşımları (artı diğer sistemler) • Mekanik alaşımlama
Çökelme Sertleştirmesi • Özel veya standart alaşımlar • Kaynak yapılabilir ancak bazı özelliklerini kaybeder • Uçak ve uzay uygulamaları
Çökelti örneği Al-%4Cu içindeki Cu bakımından zengin GP bölgeleri. (180°C’de 6 saat yaşlandırılmış)
Çökelti örneği Al-%4Cu içindeki Өçökeltileri (450°C’de 45 dakika yaşlandırılmış)
