Alümiyum Şekillendirme Teknolojileri Doç.Dr. Derya Dışpınar deryad@Istanbul.edu.tr

Isıl işlem göremeyen Isıl işlem görebilen

Isıl işlem kodlamaları F Mekanik veya ısıl işlem görmemiş (döküm, dövülmüş vb.) halde O Tavlanmış ve yeniden kristalleşmiş H Soğuk işlem uygulanmış T Yaşlandırma işlemini göstermektedir

Fiziksel Metalurji Katı çözelti oluşumu İkinci fazlar Tane inceltme Deformasyon sertleşmesi Çökelme sertleşmesi

yeralan arayer

Atom çapları farkı var. Arayer var. Yeralan var. İkinci fazlar var Atom çapları farkı var.. Arayer var.. Yeralan var.. İkinci fazlar var.. Uyumlu veya uyumsuz.. Bunların hepsinin temel görevi: dislokasyon hareketlerini engelleyerek mukavemeti arttırmak İkinci elementlerin ilavesinde önemli olan faktörler var mı? Hemen örnekleme yapalım

b a a A B Sadece A atomları A yanında B (çözünmüş) (A) veya a sıvı mukavemeti arttırabilmeleri için ne gibi etkileri ve özellikleri olması lazım? oda sıcaklığında çözünürlük atomik uyumsuzluk yaratarak gerilim bölgeleri oluşturmaları Bir önceki atomlar arası kıyaslamamıza geri dönecek olursak a A yanında B (çözünmüş) (A) veya a

sıvı a + sıvı a a + b A B b mukavemeti arttırabilmeleri için ne gibi etkileri ve özellikleri olması lazım? oda sıcaklığında çözünürlük atomik uyumsuzluk yaratarak gerilim bölgeleri oluşturmaları Bir önceki atomlar arası kıyaslamamıza geri dönecek olursak a

Fe Si Mn Cu Ti Mg Mukavemet artışı için en olay: dislokasyonlar demiştik!

Mukavemet arttırma yöntemleri Tane sınırlarını azaltmak? Empüriteleri azaltmak? Dislokasyon hareketlerini engellemek? Boşluk konsantrasyonunu azaltmak?

Mukavemet arttırma mekanizmaları Deformasyon sertleşmesi Çözelti sertleşmesi Çökelti sertleşmesi Tane boyutunun azaltılması

1. Deformasyon sertleşmesi 1xxx, 3xxx, 5xxx serisine uygulanır Dövme alaşımları Isıl işlem göremeyen

ELASTİK PLASTİK

HOMOJEN HETEROJEN

dislokasyon bir kristali deforme etmek için harcanan enerji, teorik ve hatasız olan kristalden daha daha az! malzemelere plastik deformasyon uygulandığında, deforme edebilmek için daha daha fazla yük uygulanması gerekiyor!

dislokasyon

video1: çekme-basma gerilmesi altında deformasyon video2: kayma gerilmesi altında deformasyon

TEM: X 210.000 video

hatalar 1 boyutlu 2 boyutlu 3 boyutlu

hatalar 1 boyutlu 2 boyutlu 3 boyutlu

matriks uyumlu yarı uyumlu uyumsuz

ikinci fazlar arası mesafe 15 MPa 1.28 mm İkinci partiküllerin hacim oranının sabit olduğunu düşünürsek, partikül boyutu arttıkça, partiküller arası mesafe de artacağı için dislokasyon hareketini engelleyecek bariyerler de azalmış olacaktır. (ex: hızlı soğuma ile daha ince ve homojen dağılmış Fe3C ve NbC... veya aşırı yaşlanma sonrasında Al alaşımlarından mukavemetin azalması çünkü partikül kabalaşması olması) 50 MPa 0.4 mm

Kayma düzlemi 111 1 11 1 1 1 11 1 4 düzlem

Kayma yönü 110 1 10 1 1 0 3 yön, 4 düzlem: toplam 12 kayma düzlemi

Yük, F Alan, A

kayma düzlemi normali uygulanan yük arası kayma düzlemi

kayma yönü ile uygulanan yük arası kayma düzlemi kayma yönü ile uygulanan yük arası 𝜏 𝑘 =𝜎.𝑐𝑜𝑠𝜑.𝑐𝑜𝑠λ

Schmid Faktörü

kırılma Bohr Atom Model String theory Önemli nokta ne burda? Atomlar arası boşluk!

Buraya kadar anlattığımız noktalarda olay hep tane sınırında bitti.. Dolayısıyla tane sınırı ile mukavemet arası bir ilişki var mı? Varsa nasıl?

Kırılma Gerilim altında katı gövdenin iki veya daha fazla parçalara ayrılmasıdır Kırılma prosesi iki adımdır: Çatlak oluşumu Çatlak ilerlemesi Kırıklar iki tipte incelenir Gevrek kırılma Sünek kırılma

Akmayı aşıp oluşan kırılmalar Göz ile Boyun verme yok, parlak yüzey, Gözlem boyutu Gevrek Sünek Mühendis gözüyle Akmadan önce kırılma Akmayı aşıp oluşan kırılmalar Göz ile Boyun verme yok, parlak yüzey, kristalin ve tanesel Boyun verme var, mat yüzey Makro boyut (< 50x) Kesit alanındaki azalma hemen hemen yok (sünek davranış yok) Orta ile çok arası kesit alanında daralma Mikro boyut (100-10,000x) Gevrek mikroporlar, taneiçi Sünek mikroporlar, boşluk birleşmesi TEM (> 10,000x) Yüksek oranda bölgesel plastiklik Genel olarak yüksek plastiklik Yapı HMK, HSP YMK* Gevrek kırılmada ciddi bir plastik deformasyon olmadan hızlıca ilerleyen bir çatlak ile tanımlanır ve tipik olarak ANİDEN olur ve belirtisi yoktur En çok etkileyen faktörler: düşük sıcaklık, yüksek deformasyon hızı ve üç eksenli gerilimler * Tane sınırı gevrekleşmesi hariç

kırılma Kayma düzlemleri!!!

gevrek sünek

Kırılma 1983’de, Ulusal Standartlar Bürosu (ABD), kırılma sonucu oluşan hasarlardan kaynaklanan zararının yaklaşık: $119.000.000.000 Maddiyatın ve ekonomik götürüsünün yanısıra yaralanma ve insan hayatı ile ilişkili olması önem arz ediyordu

Kırılma sebepleri uygun olmayan yükler ve dağılımları çevresel faktörler tasarım ve malzeme seçimi malzemelerdeki hatalar üretim veya bakım sırasındaki eksiklikler Kırılmaya karşı yapılan tasarımların kendine özgün bir teknolojisi vardır ve oldukça aktif bir araştırma alanıdır. Tipik olarak “çekme” değerlerini baz alarak kırılma mekaniğini inceleriz, ancak hayati tehlike içeren durumlarda tüm faktörler göze alınmalıdır

Dislokasyonlar mukavemetini arttırmak: mikroyapıda değişiklikler yaparak dislokasyon hareketini engelleyebilmektir. mukavemet artışı olurken, gevrek (kırılgan) bir malzeme elde edilmiş olunur. Bir malzemenin mukavemetini arttırmak için yapılması gereken en önemli hamlelerden birisi de mikroyapıda değişiklikler yaparak dislokasyon hareketini engelleyebilmektir. Bu durumda mukavemet artışı olurken, oldukça gevrek (kırılgan) bir malzeme elde edilmiş olunur. Dolayısıyla aniden çatlak oluşumu ve servis dışı kalma gibi felakete kadar giden durumlar olabilir Birçok mühendislik problemleri bununla ilgilidir. Ancak şimdilerde, bu ve benzeri yapısal tasarımlarda güvenlik prosedürleri oldukça artmıştır.

Kırılma Malzeme türüne Sıcaklığa Yüke Yüklenme hızına Metaller çok farklı şekillerde kırılma özelliği gösterirler… Gevrek: gözle görülen deformasyon yok.. Ani ve hızlı.. Ve YMK metallerde gözlenmezken Sünek: belirgin plastik deformasyon var.. Tek kristalli HSP taban düzleminin kayması ile belirgin plastik akış gösterir Çok kristalli metallerde (altın ve kurşun gibi) lastik gibi uzayarak inceldikten sonra kopma gösterebilirler. Tipik olarak boyun verme olarak adlandırılan olay ardından kopma olur

Atomlar arası bağ Bağ kuvveti: ELASTİK MODÜL Atomlar arası itme ve çekme kuvveti vardır. Bu kuvvetlerin dengede olduğu durumda kristal yapı oluşur ve aradaki mesafeye ao denir. Çekme gerilimi altında kaldıkları zaman, atomlar birbirinden ayrılmaya başlar Bu durumda atomlar arası itme kuvveti gittikçe azalır. Aradaki çekme kuvveti ise artar. Çünkü gerilim altında halen birbirlerine tutunmak isterler Bir noktadan sonra artık itme ve çekme kuvvetleri etkisini yitirir (atomlar arası mesafe arttıkça) grafikte sigma max ile gösterilen nokta Bir malzemenin bağ kuvvetini dolayısıyla elastik modülünü belirler