Sürekli levha döküm tekniğiyle üretilmiş 1xxx - 3xxx ve 5xxx alaşımlı levhaların mikro yapı karaterizasyonu
Micro structural characterization of contious cast 1xxx - 3xxx - and 5xxx aluminum strips
- Tez No: 142901
- Danışmanlar: PROF. DR. EYÜP SABRİ KAYALI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2000
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 94
Özet
SÜREKLİ LEVHA DOKUM TEKNİĞİYLE ÜRETİLMİŞ 1XXX- 3XXX VE 5XXX ALAŞIMLI LEVHALARIN MİKRO YAPI KARAKTERİZASYONU ÖZET 1940'larda geliştirilmiş ve 1950'lerin başlarında ticarileşen Hunter twin-roll caster (TRC), su soğutmalı çelik merdaneler arasına döküm yapmak suretiyle dökme demir dışı levha üretmektedir. Sürekli döküm yöntemiyle üretilen dökme levha kalınlığı 5- 10 mm dir. Bu teknoloji Fata-Hunter, SCAL (Pechiney) ve diğer üretici firmalar tarafından sürekli geliştirilmektedir ve bunun sonucunda günümüzde 2100 mm den daha geniş dökme levha üretilebilmektedir. Twin-roll caster teknolojisi dünya üzerindeki 260'dan fazla döküm makinasıyla hacmen en büyük sürekli alüminyum döküm teknolojisidir. Twin-roll casting teknolojisi direkt olarak eriyik metalden ~ 0,5 - 1 0 mm kalınlığında alüminyum üretilebilmesine olanak sağlar. Ticari twin-roll casterlar genellikle 6 mm kalınlıkta üretilir ve kullanılan döküm alaşımları dar bir katılaşma aralığına sahiptirler. Bu yöntemle levha üretilmesine rağmen limit çalışma şartlarında çeşitli kusurlar oluşabilmektedir. Twin roll cast prosesiyle başarılı bir alüminyum levha üretiminde asıl uğraş yüksek üretim verimiyle birlikte hem fiziksel hem de mekanik özellikleri de geliştirmektir. Özellikle alaşım, döküm kalınlığı ve hızı, tip mesafesi gibi döküm parametrelerinin dökme levha kalitesi üzerindeki baskın etkilere sahip olduğu literatürde belirtilmektedir. Bu çalışmada alaşım gruplarının karakteristik olduğu ön görülen döküm parametleriyle üretilen alüminyum levhaların, alaşıma bağlı olarak mikro yapısal açıdan ürün kalitesindeki değişimler incelenmiştir. Çalışmada Twin-roll casting teknolojisiyle, sırasıyla -5-6-5 mm kalınlığında üretilmiş farklı ana alaşım elementleri içeren, 5754 (Al-Mg), 3003 (Al-Mn), 1235 (Al-Fe-Si) alaşımlı alüminyum levha döküm örnekleri kullamlmıştır. Örnekler döküm yönü, döküm yönüne dik ve yüzeyden hazırlanmıştır. TEM numuneleri ise yüzey ve merkez kesitlerinden elde edilmiştir. Örneklerin mekanik özellikleri çekme testiyle, optik mikroskop, stereo mikroskop, SEM ve TEM ile başta döküm tane yapılan ve çökelti yapısı, çökeltilerin morfolojisi, boyutları ve dağılımları incelenmiştir. Farklı alaşım içeriklerinin özellikle tane yapısı üzerinde etkileri ve alaşımların katılaşma aralıklarına bağlı olarak da çökelti yapısındaki değişiklikler tesbit edilmiştir. EDS analizleri yapılarak da çökelti partiküllerinin kimyasal içerikleri tesbit edilmiştir. Dökme levha örneklerinden 1235 alaşımının termo- mekanik işlemler sonucunda gösterdiği tane gelişimi ise optik ışık mikroskobu ile incelenmiştir. Yapılan çekme testi sonuçlarında, alaşım miktarının artmasıyla mukavemetin arttığı, uzama kabiliyetinin azaldığı saptanmıştır. Dökme levha, katılaşma sırasında deformasyona uğrayarak; O kondüsyonda olmayıp katılaşma sırasında maruz kaldığıdeformasyon nedeniyle çeyrek sert (HI 2) kondüsyonunun özelliklerini kazanmaktadır. Diğer alaşımlardan farklı olarak 5754 alaşımında plastik deformasyon sırasında süreksiz akma görülmektedir. Malzemenin bu davranışı Portevin-LeChatelier etkisi olarak bilinen, çökelti atomlanyla dislokasyonlann etkileşiminden kaynaklanan deformasyon yaşlanması nedeniyle olmaktadır. Döküm yönüne dik ve paralel hazırlanan numunelerin yüzeyleri incelendiğinde eş eksenli taneler, döküm yönüne parelel kesitlerin merkez bölgelerinin incelemelerindeyse döküm yönünde uzamış taneler görülmektedir. Numunelerin yüzeyindeki - hatta merkezindeki - çökelti partiküllerinin kırılıp birkaç parçaya ayrılmış olmaları, katılaşma sırasında deformasyon öğesinin malzeme kesiti boyunca etkin olduğunu göstermektedir. Özellikle alaşım elementi miktarının artması, alaşımdaki alüminyum yüzde oranının azalmasıyla segregasyon oluşumu eğiliminin arttığı gözlenmiştir. İncelenen alaşımlarda alaşım elementi miktarına bağlı olmak kaydıyla segregasyon yapısı değişmektedir. 1235 alaşımlarında lameler ve ince bir segregasyon yapısı hakim iken, 3003 alaşımlarında ise lameler, kaim segregasyon yapısının yanında, dökme levha yüzeyi ve merkezi arasında segregasyon ağı yapısı tüm kesite gözlenmiştir. Ayrıca enine kesit ve boyuna kesit incelemeleri 3003 alaşımında merkez hattının fiberler halinde yapıda mevcut olduğunu göstermektedir. 5754 alaşımlarında çok daha kaba ve partiküler bir merkez hattı yapısının varlığı yapılan incelemelerde belirlenmiştir. SEM incelemeleri matriste ve tane sınırlarında dağılmış büyük çökelti partiküllerinin varlığım göstermektedir. Bu partiküller küçük ve nispeten eş eksenli patiküllerle birlikte dendritik düzensiz şekillerde de görülmektedir. TEM analizlerinde ise düzgün şekillenmiş hücre yapısı ve eş eksenli partiküllerin bulunduğu bazı bölgeler ve bu bölgelerde düzenlenmiş dislokasyon yapılan gözlenmiştir. 1235 alaşımının homojenleştirme ısıl işleminde yeniden kristalleşmenin önce yüzeyde, daha sonra merkez düzleminde başladığı ve ısıl işlemin ilerleyen aşamalarında tüm kesit boyunca tane büyümesinin oluştuğu saptanmıştır. 1235 alaşımında %45 soğuk işlem yapıldıktan sonra uygulanan homojenleştirme ısıl işleminde ise mikro yapı değişiminin daha düşük sıcaklıkta, merkezden başlayarak yüzeye doğru yeniden kristalleşmenin devam ettiği ve artan sıcaklıklarda döküm kalınlığında homojenleştirme işlemine tabi tutulan örnekden daha az şiddetli olmak kaydıyla; yüzeyde sınırlı bir tabakada tane büyümesi olduğu görülmüştür. xı
Özet (Çeviri)
MICRO-STRUCTURAL CHARACTERIZATION OF CONTINUOUS CAST 1XXX, 3XXX AND 5XXX ALUMINUM STRIPS SUMMARY When compared to the traditional hot mill process, the relatively low capital cost of twin roll casters (TRC), in combination with their lower energy and manning cost, have made twin roll casting an increasingly popular method of producing a wide range of aluminum flat rolled products.As explained above, for aluminum flat-rolled and foil products contiuous casting being more important because it is economic and fast. The first commercial application of continuous casters can be attributed to Properzi. The wheel/belt caster was used to produce low-cost electrical-conductor wire in 1948. One of the fist slab casters, introduced by Rigamonti in the early 1950s. Other casters developed during the 1950s by Pechiney, Alcan and HunterDougles. Twin roll casting can be used to produce aluminum sheet from ~ 0,5 to 1 0 mm thick directly from the melt. Commercial twin roll casters are generally limited to aluminum sheet 6 mm thick and to casting alloys with narrow freezing ranges. Although sheet can be produced, various defects arise which limit the range of operation conditions suitable for commercial exploitation. One of the major challenges for the twin roll casting process to be successful in aluminum sheet production is to improve both the physical and mechanical properties of the sheet while achieving high productivity. In the literature, mentioned that the casting parameters such as alloy, the casting gauge and speed and tip setback effect the metallurgical quality of the cast strip. In this study, the effect of alloy on the micro structural quality investigated from the samples produced twin roll casters with spesific casting parameters for the alloy. In the study, three different alloys, 5754 (Al-Mg), 3003 (Al-Mn) and 1235 (Al-Fe- Si), that were produced with Twin-roll casting prosess as arranged in order 5-6-5 mm casting thickness were used. Samples were prepared as longitudinal (casting direction), transverse (prependicular to casting direction) and surface cast samples. Cast material mechanical properties were obtained with tension test. The grain structure and precipitation structure; size, morphology, distribution were observed with the optical microscope, stereo microscope, SEM and TEM. The effect of different alloying elements on grain structure was investigated. Also, the effect of solidification range that is related to alloy on precipitation structure was investigated. Energy Dispersive X-ray Analysis (EDS) were employed for identification of the chemical contents of intermetallic phases. 1235 alloy samples were annealed to investigate the effect of termo-mechanical process on structural changes of material. Optical microscope was used for investigation of the structural changes in heat treated materials. xnThe results of tensile tests show that the higher amount of alloying element, the higher ultimate tensile stress the material has. And also it refer that the cast material was exposed to deformation while it was soldifing in roll bite. Also, broken down to two or more pieces particles support the existence of the deformation distributed over the strip thickness. Different from the other alloys, 5754 alloy stress - strain curve has discontinuous yielding. This behaviour that is because of the interaction between dislocations and impurities is called the Portevin-LeChatelier effect. In the samples prepared as longitudinal and transverse sections, the surface grains are equiaxed and the grains in the centre of longitudinal section seems to be extended. The increasing amount of alloying elements and decreasing amount of aluminum cause severe segregation structure. The type and amount of segregates will be strongly alloy dependent, controlled mainly by the solidification interval. And also, segregate structure and morphology related to main alloying element. 1235 alloy has a fine and lamellar segregation structure, but 3003 alloy has lamellar, coarse segregation and also has segregation network between material surface and center line. The investigations of longitudinal and transverse sections of 3003 alloy show that actually segregates have fibre structure. Also, 5754 has a coarse particulates. SEM observations indicate the being of coarse particles which was dispersed in matrix and near the grain bondries. Also, these particles can be shown as small, equiaxed or interdentritik network. The TEM analyses conducted on the as-cast samples revealed the presence of a well formed cell structure and dislocations arrangements associated in some areas with primary particles. The TEM investigations of 1235 alloy as-cast samples that was applied heat treatment in a temperature range covering both recrystallization and homogenization anneals shown that the surface of the cast strip was recovered firstly. The interior of the strip recovered after surface and grains grow very coarse across the thickness of the strip with increasing temperatures. Contrary to as-cast samples, in deformed %45 1235 alloy samples recrystallization starts at lower temperature. The recrystallization begins at the interior of the strip and progress toward the surface. In creasing temperature, grain coarsennig is occured at the limited surface layer is not severe as occured in as-cast samples. xm
Benzer Tezler
- İkiz merdaneli sürekli döküm yöntemiyle üretilen AA6016 alaşımının mikro ve makro yapısal incelenmesi
Micro and macro analyse of aluminium AA6016 alloy produced by twin roll casting process
AYŞE ERDEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞEGÜL AKDOĞAN
- İkiz merdane döküm tekniği ile üretilen 1050 alaşım alüminyum levhaların anodik oksidasyon kalitesinin artırılması
Increasing of anodic oxidation quality of twin rool caste 1050 type aluminum sheets
DİDEM HAN ERGÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ÇİĞDEM
- Alüminyum alaşımlarının sürekli levha dökümü
Continuous plate casting of aluminium alloys
RAFET KARASU
Yüksek Lisans
Türkçe
2001
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ÇİĞDEM
- The effects of solidification conditions on the formability of the twin-roll cast AA1050 strip
İkiz merdane sürekli döküm yöntemiyle üretilmiş AA1050 levhanın katılaşma koşullarının şekillendirilebilirliğine etkileri
KADRİ CAN ATLI
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Makine MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SABRİ ALTINTAŞ
- AA5049 alaşımlı malzemelerin sürekli levha döküm teknolojisi ile üretimi
The production of AA5049 alloy materials by continuous sheet casting technology
MİTHAT MARMARA
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YÜCEL BİROL
PROF. DR. MÜZEYYEN MARŞOĞLU