Design and optimization of magnesium alloys (MG-AL-MN-ZN-CA) as lightweight, high-strength structural material
Hafif ve yüksek mukavemetliı yapısal malzeme olarak MG-AL-MN-ZN-CA alaşımlarının tasarımı ve optimizasyonu
- Tez No: 1020058
- Danışmanlar: PROF. DR. ALİ GÜNGÖR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmanın amacı oda sıcaklığında yeterli miktarda şekillendirilebilirliği sağlayarak dayanım, süneklik ve korozyon direnci arasında dengeli özellikler elde etmek için tasarlanan Mg-x1Al-x2Ca-x3Zn-Mn alloys (x1 = 3, 4 ve 5 ağ.% Al, x2 = 0.5 ve 0.8 ağ. % Ca ve x3 = 0.8 and 1.2 ağ.% Zn) alaşımlarını incelemektir. Toplam on iki farklı alaşım yerçekimi etkiyisle metal kalıba döküm yöntemi ile üretilmiş, ardından homojenleştirme ısıl işlemi ve sıcak haddeleme uygulanmıştır. Kimyasal ve mikroyapısal analizler X-ışını floresansı, X-ışını kırınımı ve enerji dağılımlı spektroskopi ile desteklenmiş taramalı elektron mikroskobu (SEM-EDX) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Karakterizasyon çalışmaları; pol figür analizi, sertlik ölçümleri, çekme deneyleri ve daldırma korozyon testlerini kapsamaktadır. Mikroyapı ve XRD incelemeleri, birincil α-Mg matrisi içerisinde Mg₁₇Al₁₂, Al₂Ca, Ca(Al₁.₃₄,Mg₀.₆₆), Ca₂Mg₆Zn₃, Mg₂Ca ve Al₈Mn₅ intermetalik fazlarının oluştuğunu göstermiştir. Tüm alaşımlar için çekme testleri hadde yönünde (RD) ve enine yönde (TD) gerçekleştirilmiştir. AZXM3110B alaşımında düzlem izotropik özellik gözlemlenmiştir; RD'de akma dayanımı, çekme dayanımı ve kırılma gerinimi sırasıyla yaklaşık 155 MPa, 240 MPa ve %7, TD'de ise sırasıyla 155 MPa, 245 MPa ve %8'dir. En yüksek Ca ve Zn içeriğine sahip AZXM4110C alaşımında ise RD yönünde akma dayanımı 155,8 MPa, çekme dayanımı 256,6 MPa ve kopma uzaması %8,7 olarak belirlenmiştir. Sertlik ölçümlerinde aynı alaşımın ortalama 61,0 HV ile en düşük değeri verdiği görülmüştür. Daha düşük Ca ve Zn içeriğine sahip AZXM5110 alaşımı ise dayanım ile süneklik arasında en dengeli sonucu sağlamıştır. Bu alaşımda RD yönünde akma dayanımı 172,5 MPa, çekme dayanımı 268,3 MPa ve kopma uzaması %8,0 olarak ölçülmüş, ortalama sertlik değeri ise 72,9 HV bulunmuştur. %3,5 NaCl çözeltisinde 24, 72 ve 120 saatte gerçekleştirilen daldırma korozyon testlerinde; %3 Al içeren alaşımlar arasında AZXM3110B alaşımının en düşük korozyon hızlarına (11,5, 18,9 ve 24,6 mm/yıl) sahip olduğu, % 4 Al içeren grupta en yüksek Zn içeriğine sahip AZXM4110A alaşımın en düşük korozyon hızlarına (sırasıyla; 25,8, 11,4 ve 15,4 mm/yıl), %5 Al içeren alaşımlar arasında ise AZXM5110 alaşım en düşük korozyon hızlarına (sırasıyla; 25.9, 57.6, and 60.6 mm/yıl) sahip olduğu belirlenmiştir. Bütün alaşımlar içerisinde AZXM3110B alaşımının 120 saat daldırma korozyon sonrasında en düşük korozyon hızına sahip olduğu belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, Mg–Al–Ca–Zn–Mn alaşımlarında alaşım bileşimi, mikroyapı gelişimi ile mekanik ve korozyon özellikleri arasında güçlü bir ilişki bulunduğunu ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
The aim of this study investigates Mg-x1Al-x2Ca-x3Zn-Mn alloys (x1 = 3, 4, and 5 wt.% Al, x2 = 0.5 and 0.8 wt. % Ca and x3 = 0.8 and 1.2 wt.% Zn) designed for balanced strength, ductility, and corrosion resistance while maintaining satisfactory room temperature formability. Twelve different alloys were fabricated by gravity die casting, thereafter, underwent homogenization and hot rolling. The analysis was carried out using X-ray fluorescence, X-ray diffraction, and scanning electron microscopy combined with energy dispersive spectroscopy (SEM-EDX). The characterization process included pole figure analysis, hardness evaluation, tensile and immersion corrosion tests. The microstructural and XRD investigations, a primary α-Mg matrix with Mg17Al12, Al2Ca, Ca(Al1.34, Mg0.66), Ca2Mg6Zn3, Mg2Ca and Al8Mn5 intermetallic phases. Tensile tests were performed on the rolling direction (RD) and transverse direction (TD) for all alloys. In-plane isotropy was observed for AZXM3110B alloy with a yield strength, tensile strength, and fracture strain of approximately 155 MPa, 240 MPa and 7% in the RD, and 155 MPa, 245 MPa and 8% in the TD, respectively. AZXM4110C alloy, containing highest Ca and Zn, the YS and UTS values of this alloy reached 155.8 MPa and 256.6 MPa in the rolling direction (RD) with 8.7% fracture strain. Hardness measurements indicated that AZXM4110C alloy had also the lowest value with an average of 61.0 HV. AZXM5110 alloy, containing the lowest Ca and lower Zn achieved the best balance of strength and ductility. The YS and UTS values of this alloy reached 172.5 MPa and 268.3 MPa in RD with 8.0% fracture strain. AZXM5110 alloy had an average of 73.0 HV. Immersion corrosion tests done in 3.5% NaCl solution for 24, 72, and 120 h indicated that the AZXM3110B alloy had the lowest corrosion rates (11.5, 18.9 and 24.6 mm/year, respectively) among the 3% Al containing alloys. The AZXM4110A alloy with the highest Zn content showed the minimum corrosion rates of 25.8, 11.4, and 15.4 mm/year, respectively among the 4% Al containing alloys. For the 5% Al content alloys, the AZXM5110 alloy showed the minimum corrosion rate with a decrease in corrosion rate from 25.9, 57.6, and 60.6 mm/year at 24, 72, and 120 hours, respectively. Among all alloys, AZXM3110B was determined to have the lowest corrosion rate after 120 hours of immersion corrosion. The above results show that there are correlations between the alloy composition, microstructure development, and the consequent mechanical and corrosion properties of the Mg-Al-Ca-Zn-Mn alloys.
Benzer Tezler
- Yeni yönetmeliklere göre gıdalarla temasa uygun emaye yüzeylerin geliştirilmesiyeni
Development of food contact safe enamel surfaces according to the new regulations
GİZEM KADAKAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ONURALP YÜCEL
- Taban malzeme ile emaye kaplama arasındaki difüzyon mekanizmasının araştırılması ve düşük metal migrasyonuna sahip emaye geliştirilmesi
Investigation of diffusion mechanisms at substrate enamel interface and development of new enamel surface with low metal migration
ÖZGE IŞIKSAÇAN
Doktora
Türkçe
2020
Besin Hijyeni ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ONURALP YÜCEL
- Laboratuvar tipi ekstrüzyon makinası imalatı
Laboratory type extrusion machine manufacturing
MEHMET GÖKTUĞ ÖZEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiSakarya Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜLEYMAN CAN KURNAZ
- Synthesis of alon, MgAlON and MgAl2O4 powders using thermo-chemical method
Termo-kimyasal yöntemle alon, MgAlON ve MgAl2O4 toz üretimi
HAMZA BOUSSEBHA
Doktora
İngilizce
2023
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ OSMAN KURT
- 7075 alüminyum alaşımında basamaklı yaşlandırma ile özelliklerini kontrol imkanları
Possibilities of controlling the properties of 7075 aluminium alloy with step aging process
EMİR ERDAL YÜKSEL