Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Alümiyum Şekillendirme.

... konulu sunumlar: "Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Alümiyum Şekillendirme."— Sunum transkripti:

1 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Alümiyum Şekillendirme Teknolojileri Doç.Dr. Derya Dışpınar deryad@Istanbul.edu.tr

2 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Boyutun etkisi

3 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

4 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

5 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

6 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Boyut Boyut değiştikçe, Hacim Kesit alanı Yorulma dayanımı, kritik gerilme değerinin numunenin yüzeyinde başlayan bir noktadan belirli bir derinlikte kırılmaya sebep vermesi ile belirlenir. Bu yüzden, laboratuvar boyutunda yapılan deneysel sonuçlar ile gerçek değerler arasında fark olabilir

7 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

8 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Çapı 5, boyu 100 mm olan numune: Hacmi= 7800 mm 3 100 MPa’da kopuyorsa; Hacmi 78.000 mm 3 olan numunede (yani 10 kat artarsa) 92 MPa olacaktır Numune çapı (cm)Yorulma ömrü (MPa) 0.76248 3.81199 15.24144

9 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Yüzeyin yorulmaya etkisi Pratik olarak tüm yorulma etkisi yüzeyden başladığı için, malzemelerin yüzey karakteristiği yorulma dayanımı üzerine büyük etkisi vardır. Çünkü yorulma deney presibine göre maksimum gerilme yüzeyde oluşur. Numunenin merkezinden yüzeyine doğru ilerledikçe uygulanan gerilimin etkisi artar. Dolayısıyla Yüzey pürüzlülüğü Yüzey yapısı (kaplama, karbürizasyon, nitrasyon v.b. yüzey işlemleri) Korozyon

10 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

11 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği 6063: 60 HV 200 MPa 7075: 180 HV 360 MPa

12 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

13 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

14 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

15 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Korozyon yorulması «Gerilimli Korozyon Çatlağı»

16 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

17 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Aşınma yorulması

18 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ortalama gerilmenin yorulmaya etkisi

19 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

20 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Termal yorulma  : gerilme  : ısıl genleşme katsayısı E: elastik modül  T: sıcaklık farkı video  f : gerilme k : termal iletkenlik

21 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği 2. Çözelti sertleşmesi

22 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

23 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

24 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği FeSi Mn CuTi Mg

25 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği 3. Çökelti sertleşmesi 2xxx, 6xxx, 7xxx

26 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Çökelme sertleşmesi

27 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

28 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Yavaş soğuma

29 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

30 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Su verme

31 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Hızlı soğuma durumunda: Dislokasyonlar? Boşluklar? İkinci fazlar? Tane sınırları?

32 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

33 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

34 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

35 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Al Cu  tek faz bölgesi

36 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Al Cu

37 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Al Cu

38 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Al Cu

39 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Al Cu

40 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

41 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Guinier Preston (GP) zonları Cu içeren alaşımlarda: CuAl 2 GP zonlarıCu atomlarının ince dizilişi  ’’ Uyumlu ve 2 sıra Cu atomları ’’ Yarı-uyumlu CuAl 2  Uyumsuz

42 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Guinier Preston (GP) zonları Cu ve Mg içeren alaşımlarda: Al 2 CuMg GP zonlarıCu ve Mg atomlarının dizilişi S’Yarı uyumlu Al 2 CuMg (ortorombik) SUyumsuz

43 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Guinier Preston (GP) zonları Mg ve Si içeren alaşımlarda: Mg 2 Si GP zonlarıMg ve Si atomlarının dizilişi ’’ Yarı uyumlu, hekzagonal  Uyumsuz, YMK

44 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Guinier Preston (GP) zonları Mg ve Zn içeren alaşımlarda: MgZn 2 GP zonlarıMg ve Zn atomlarının dizilişi ’’ Yarı uyumlu, hekzagonal  ’’ Yarı uyumlu, Mg 32 (Al,Zn) 49  Uyumsuz, Mg 32 (Al,Zn) 49

45 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği TTT diyagramları

46 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği 20 o C de ne kadar zaman sonra GP zonları oluşacak? 1 saat

47 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Hangi sıcaklıkta GP zonları oluşacak? 150

48 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bu sıcaklıkta ne kadar zaman alacak? 150 4 saniye

49 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Çökelme sertleşmesi SUNİ DOĞAL

50 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Çökeltice serbest bölge

51 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

52 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Çökeltice serbest bölge

53 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği YÜKSEK HIZLI YÜKSEKHIZLI DÜŞÜK

54 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği YÜKSEK YAVAŞYÜKSEK YAVAŞ DÜŞÜK

55 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği DÜŞÜK HIZLI YÜKSEK DÜŞÜK YAVAŞ DÜŞÜK

56 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

57 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bu sıcaklıkta ne kadar zaman alacak? 150 4 saniye

58 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

59 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

60 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Log(t) → Sertlik veya mukavemet → Yaşlanmanın pik noktası Katı çözelti oluşumu (çökelti yok) kısa mesafeli ince çökeltiler uzun mesafeli kaba çökeltiler Yeterince yaşlanma yok aşırı yaşlanma çökelme sertleşmesi bölgesi çözelti + çökelti bölgesi uyumlu GP-zonlarıuyumsuz çökeltiler

61 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Log(t) → Sertlik → 180 o C 100 o C 20 o C Düşük sıcaklık: GP-geçiş zonları oluşumu için yeterli süre Yüksek sıcaklık: Yaşlanma için yeterli süre yok. Hızlı!

62 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ufak çökeltiler yok olma eğilimde Büyük çökeltiler büyümeye eğilimlidir  KABALAŞMA veya BÜYÜME: Ostwald Büyümesi

63 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği   KABALAŞMA veya BÜYÜME Solvus eğrisinin şekli!

64 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Mukavemet arttırma mekanizmaları 1.Deformasyon sertleşmesi 2.Çözelti sertleşmesi 3.Çökelti sertleşmesi 4.Tane boyutunun azaltılması

65 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

66 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

67 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği % 0 % 45% 90

68 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Soğuk deformasyon %20 deforme edilmiş %45 deforme edilmiş %90 deforme edilmiş

69 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Sıcak ve Soğuk Şekilverme Soğuk Def Sıcak Def 0.3-0.5 T e

70 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Soğuk işlem ↑ dislokasyon yoğunluğu ↑ noktasal hataların yoğunluğu Plastik deformasyon: (0.3 – 0.5) T m → SOĞUK DEFORMASYON  Nokta hataları ve dislokasyonların: “iç gerilim”  Plastik deformasyon için harcanan enerjinin %1-10’u gerilim enerjisi olarak depolanır

71 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Soğuk Def ↑ dislokasyon yoğ ↑ noktasal hata yoğ Tavlama Malzemede gerilim giderilmesi Malzemenin mukavemetinde artış Malzemenin yumuşaması Soğ Def Yeniden kristalleşme Toparlanma Düşük sıcaklık Yüksek sıcaklık Tavlama

72 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Toparlanma  Düşük tavlama sıcaklıklarında başlar  Mikroyapıda görsel olarak değişimler oluşmaz  Soğuk deformasyon sırasında oluşan noktasal hatalar: ► tane sınırlarında ► dislokasyon tırmanması için kullanılır  Ters yönlü dislokasyonlar birbirini yok eder

73 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

74 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

75 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

76 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Deforme olmuş yapı tane sınırları oluşmaya başlar Poligonizasyon Aynı yönlü dislokasyonlar tane sınırlarını oluşturmaya başlar  Poligonizasyon Toplamda, dislokasyon yoğunluğunda azalma başlar

77 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

78 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği dar açılı geniş açılı

79 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Yeniden Kristalleşme T yeniden kristalleşme ~ 0.3 T e T yeniden kristalleşme ~ 0.5-0.6 T e 99.999% Al ~ 75 o C Ticari saf 99% Al ~ 275 o C NEDEN?

80 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Çözünen atomların etkisi Yer alan veya arayer olarak yapı içerisinde bulunabilecek tüm atomlar, dislokasyon hareketini engelleyeceği için, toparlanma prosesini azaltacaklardır Daha fazla itici güç; yani daha yüksek sıcaklığa ihtiyaç olacaktır

81 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Yeniden Kristalleşme Yüksek deformasyon, başlangıç tane boyutu düşük ise daha ince taneli yeniden kristallenmiş taneler Deformasyon , yeniden kristalleşme sıcaklığı  Başlangıç tane boyutu , yeniden kristalleşme sıcaklığı  Soğuk deformasyon sıcaklığı , gerilim enerjisi  ve yeniden kristallenme sıcaklığı 

82 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Yeniden kristalleşme  G yeniden kristalleşme = G deforme olmuş – G deforme olmamış Çekirdekleşme ve “gerilim içermeyen” yeni tane oluşumu düşük dislokasyon yoğunluklu tane yüksek dislokasyon yoğunluklu tane tane sınırının ilerleme yönü

83 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği 4 atoma bağlı 3 atoma bağlı tane sınırının ilerleme yönü Tane sınırları, eğriselliğin merkesine doğru ilerleme eğiliminde atlama

84 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Tane 1 Tane 2 Tane 3  12  23  13 11 22 33 120 o

85 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

86 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği video

87 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Deformasyon sonrası

88 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Hücre oluşumu

89 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Yok olma

90 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Tane sınırı oluşumu

91 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Büyüme

92 Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği