Alüminyum ve alüminyum alaşımlarının yoğunlukları bilindiği gibi diğer metallere göre yoğunluğunun az olması, mekanik ve fiziksel özelliklerinin iyileştirilmesi, maliyetinin az olması, korozyona karşı dayanıklı olması, üretim yöntemleri çeşitliliğinin çok olması, çelikten sonra ısı ve elektrik iletkenliklerinin iyi olmasından dolayı tercih edilen metaldir.
Otomotiv, ulaşım, uçak, inşaat, ambalaj, gıda, savunma sanayisi elektrik endüstrisi ve birçok sektörde yaygın olarak kullanılmaktadır. Yakıt tüketimi ve emisyonları azaltıcı önlemleri devreye alınmaktadır.
Yakıt tüketiminin doğrudan taşıt ağırlığına bağlı olduğu ulaşım sektörü bu açıdan incelendiğinde, taşıtların ağırlıklarının azaltılması amacıyla çeliğin yerine yoğunluğu çeliğin yoğunluğunun yaklaşık üçte biri olan alüminyum ve alaşımlarının taşıtlardaki kullanım alanının giderek arttığı görülmektedir.
Alüminyum ve alüminyum alaşımlarından üretilmiş motor blokları, silindir başlıkları, pompa ve dişli kutusu gövdeleri, pistonlar vs. gibi otomotiv sektöründe yaygın olarak kullanılır. Alüminyum-silisyum alaşımları ötektik altı, ötektik ve ötektik üstü alaşımlar olmak üzere üç sınıfta adlandırılır. Ötektik altı alaşımlar ötektik bileşimden az silisyum içeren alaşımlardır. Bu alaşımlar genellikle %5-10 arasında silisyum içerirler. Yüksek dayanım ve süneklik gerektiren uygulamalarda kullanılırlar.
Ötektik alüminyum-silisyum alaşımları %10-13 arasında silisyum içeriğine sahip olmakla birlikte yapıları başlıca Al-Si ötektik fazından oluşur. Dar katılaşma aralığı, yüksek akıcılık,döküm kabiliyetinin yüksek olmasından dolayı iyi aşınma dayanımı ve süneklik özelliklerine sahiptirler. %15- 20 oranında silisyum içeren ötektik üstü olarak adlandırılan alaşımlar yapılarında Al-Si ötektik fazı içerisine gömülü şekilde birincil silisyum fazı bulundurmaktadırlar. Bu alaşımların yüksek aşınma dayanım özelliğini sergiler. Aşınmaya karşı yüksek direnç gerektiren uygulamalarda kullanılırlar Metallere uygulanan ısıl işlemler içyapıyı, buna bağlı olarak mekanik özelliklerin geliştirilmesini amaçlayan ısıtma ve soğutma işlemlerinden ibarettir.
Alüminyum alaşımlarına uygulanan ısıl işlemler F, O, H, W, T gibi harflerle kısaltmalar yapılarak adlandırılır. Bu kısaltmalarda;
F üretildiği gibi
O tavlanmış,
H şekil değiştirme sertleşmesi uygulanmış,
W çözelti ısıl işlemi uygulanmış
T harfi alaşımın çözeltiye alınıp sonrasında yaşlandırıldığını belirtmektedir. T harfinin sonundaki rakamlar (1-10) farklı ısıl işlem adımlarını simgelemekte olup, T6 ısıl işlemi çözeltiye alma, su verme ve yapay(suni) olarak yaşlandırma adımlarından ibarettir. Çözeltiye alma işlem adımı alüminyum alaşımın, Alüminyum-Silisyum Alaşımlarının Mikroyapısı ve Mekanik Özelliklerinin T6 Isıl İşlemi ile İyileştirilmesi yaklaşık 799 mekanik özelliklerini olumlu yönde etkileyen Cu ve Mg gibi elementlerin çözünürlüğünün yüksek olduğu katılaşma sıcaklığı üzerindeki bir sıcaklığa alüminyum alaşımın ısıtılarak ve bu sıcaklıkta bir süre bekletilerek alüminyum alaşım elementlerinin katı hal çözünürlüklerinin arttırılmasını amaçlayan bir işlemdir. Çözeltiye alma işleminden sonra su verme(soğutma) işlem adımı ile alüminyum alaşım aniden soğutulur ve içerisinde çözünmüş olan elementlerin çökelmesi engellenerek düşük sıcaklıkta aşırı doymuş bir yapı elde edilir.
T6 ısıl işleminin en son aşaması olan yaşlandırma işlemi, dayanım artışı sağlayan elementlerin yapıda kararlı çökeltiler oluşturması ve dayanımın arttırılmasını gerçekleştirmektir. Bu işlem T6 ısıl işleminde bir fırın içerisinde belirli bir sıcaklıkta gerçekleştirildiği için yapay yaşlandırma adı verilmiştir, baçka ısıl işlemler için bu sürede oda sıcaklığında gerçekleştirilebilmektedir. Bu işleme doğal yaşlandırma olarak adlandırılır. Dökümü yapılmış olan parçalara farklı şartlarda T6 ısıl işlemi uygulayarak elde edilen numunelerin mikro yapılarını ve sertlikleri değerlendirilir. Bu amaçla numuneleri 540 °C’de 30 dakikadan 6 saate kadar farklı sürelerde çözeltiye alarak suda soğutma işlemi yapılır. Daha sonra yaklaşık 20 saat doğal yaşlandırmış ve 160, 180 ve 190 °C’de yapay (suni) olarak yaşlandırma yapılır. Doğal yaşlandırma etkisinin incelenebilmesi için bu süre 0’dan 240 saate kadar değişebilir. Yaşlandırma sıcaklığı arttıkça maksimum sertlik değerine daha kısa sürede ulaşılır. T6 ısıl işlemi A356 alaşımının sertliğini %106, çekme dayanımını %106, sünekliğini %214 ve yorulma dayanımını %23 oranında arttırmıştır. Düzensiz şekilde mikro yapıda bulunan ötektik silisyum fazı T6 ısıl işleminin etkisiyle küreselleşmiş silisyum tanelerine dönüşür. T6 ısıl işlemi iğnemsi şekildeki silisyum fazını ince silisyum parçacıklarına dönüştürerek matrise homojen bir şekilde dağıtmakla beraber sertlik, çekme dayanımı ve kopma uzaması gibi mekanik özelliklerde iyileşme sağlamaktadır. Mekanik Özelliklerinin T6 Isıl İşlemi ile İyileştirilmesi 800 A360, 360.0, EN AC43000, Etial171 şeklinde adlandırılmış ve Ana alaşım elementi olarak içerisinde %9- 10,5 oranında silisyum bulunduran bu alaşım otomotiv ve havacılık endüstrisinde özellikle ince cidar ve karmaşık geometriye sahip parçaların üretilmesinde kullanılmaktadır.
Kaynak: Fahri VATANSEVER, Alpay Tamer ERTÜRK, Sedat KARABAY
Kocaeli Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, 41380,