Magnesium-based alloy with improved combination of mechanical and corrosion characteristics
Mekanik ve korozyon karakteristiklerinin geliştirilmiş birleşmesi ile birlikte magnezyum tabanlı alaşım
- Tez No: 538929
- Danışmanlar: PROF. DR. ALİ GÜNGÖR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Teknolojileri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 118
Özet
Bu araştırma, beş farklı Ca/Al (0.58, 0.78, 0.79, 0.90 ve 0.91) orana sahip magnezyum esaslı (Mg-xAl-xCa-xMn) alaşımların mikro yapıları, faz tanımlarını, mekanik özelliklerini ve ayrıca korozyon performansını araştırmak ve karakterize etmek için yapılmıştır. İncelenen alaşımlarda manganez (Mn) oranı (ağ.% 0.31-0.35) seviyesinde tutulmuştur. X-Işını Kırınım (XRD), Taramalı Elektron Mikroskobu ve Enerji Dispersif Spektroskopisi (SEM/EDS) incelemeleri ve [Scheil] simülasyonları yaklaşımı ile termodinamik denge dışı değerlendirmeler yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre tüm 5 alaşımda α-Mg ve Al8Mn5 fazının olduğu ve değişen Ca/Al oranına bağlı olarak da hekzagonal C36-(Mg,Al)2Ca faz karşımı (hP24, a=0.577-0.586nm, c=1.819-1.835 nm), ikilihegzagonalC14-(Mg2Ca)(hP12, a=0.620nm, c =1.023nm) fazı, üçlühegzegonalC14- (Mg2Ca) fazı (hP12, a = 0.561-0.599 nm, c =1.025-1.051 nm), ve/veyakübik C15- (Al2Ca) (cF24, a = 0.793 nm) fazlarının bulunduğu tespit edilmiştir.Ca/Al oranının değerinin, intermetalik toplam faz miktarı ve C36 fazı miktarı ile doğrudan bir ilişki gösterdiği, bu arada C14- (Mg2Ca) fazı miktarı ile dolaylı bir ilişki ortaya çıkardığı tespit edilmiştir. Servis koşullarına uygun olarak oda sıcaklığı, 150 C ve 200 C'de çekme deneyleri, 175 C 50 MPa yük altında sürünme deneyleri ile birlikte sertlik testi uygulanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre tüm sıcaklıklarda artan Ca/Al oranına bağlı olarak akma ve çekme mukavemetlerinin arttığı, uzamaların azaldığı tespit edilmiştir. Çekme mukavemetinin yüksek sıcaklıklarda Ca/Al oranına bağlı olarak α-Mg içerisinde çözünen Mn ve Ca ile ilişkili olduğu tespit edilmiştir. Sürünme uzamasının, Ca/Al oranı (0.6'dan 0.9'a yükselirken) ve C36 fazının miktarı arttıkça (% 0.35'ten% 0.05'e) düştüğü tespit edilmiştir. Ca7Al oranını 0.6'dan 0.8'e arttığı durumda sürünme direnci C14 ve C36 fazlarının varlığına ve α-Mg içerisinde çözünen Mn ve Ca miktarına göre gelişim gösterdiği tespit edilmiştir. Ca/Al oranının alaşımlarının korozyon davranışları üzerindeki etkileri ayrıca incelenmiştir. Sonuçlar, artan Ca/Al oranıyla, alaşımların korozyon direncinin başlangıçta arttığını ve ardından azaldığını göstermiştir. En yüksek korozyon direncini 0.78 Ca/Al oranına sahip alaşım göstermiştir. Bunun Mg2Ca ve Al2Ca fazlarının tane sınırlarındaki varlığına bağlı olarak yüzeyde oluşan oksit filminden kaynaklandığı tespit edilmiştir. Bu fazlar tercihen korozyona uğradığı için alaşımın korozyon direncini arttırmaktadırlar.
Özet (Çeviri)
This research was conducted for investigating and characterizing microstructure, phase identification, and mechanical properties, in addition to analyzing corrosion performances of a Quaternary system magnesium-based alloys (Mg-Al-Ca-Mn), which have five various values of Ca/Al ratios (0.58, 0.78, 0.79, 0.90, and 0.91). The weight percentage of manganese Mn of the studied alloys was held at the domain of (0.31- 0.35wt. %). X-ray diffraction XRD patterns, Scanning Electron Microscopy equipped with Energy Dispersive Spectroscopy SEM/EDS was carried out in addition to the thermodynamic non-equilibrium assessments by Scheil simulations. The obtained outcomes revealed that all the five investigated magnesium alloys showed the existence of solid solution phase -Mg besides, intermetallic particles Al8Mn5 and, depending on the value of Ca/Al ratio, combinations of hexagonal C36-(Mg,Al)2 Ca (hP24, a= 0.577-0.586 nm, c=1.819 -1.835 nm), binary hexagonal C14-Mg2Ca (hP12, a=0.620 nm, c =1.023 nm), ternary hexagonal C14-Mg2Ca (hP12, a = 0.561-0.599 nm, c =1.025-1.051 nm), and/or cubic C15-Al2Ca (cF24, a = 0.793 nm) Laves phases are present. It is observed that the Ca/Al ratio displays a direct relation with the total amounts of Laves intermetallic and the amount C36 phase, meanwhile revealed an indirect relationship with the amount of C14 phase. Microhardness measurements, tensile tests at room temperature R.T and high temperatures precisely at 150 and 200°C (Powertrain Operation Conditions) in addition to tensile creep tests (175°C/50MPa), were carried out to evaluate the mechanical properties of the studied alloys. The obtained outcomes of these tests revealed that the hardness does not show continuous increment or direct relation with Ca/Al ratio, meanwhile, the yield strength Y.S and ultimate tensile strength UTS at room temperature R.T increase while the ductility decreases with increasing the value of Ca/Al ratios at all temperatures. At high temperatures, in the range of investigation of Ca/Al ratios, the UTS display a relation with the dissolved amount of Mn and Ca in the α-Mg phase. Creep strain was found to decrease from 0.35 to 0.05% as the Ca/Al ratio increased from 0.6 to 0.9 and as the amount of the C36 phase, which strengthens grain boundaries increased. It has been also found that as the Ca/Al ratio increases from 0.6 to 0.8 the creep resistance improved one order of magnitude, which is attributed to the presence of C14/C36 phases, rather than C36 and thermally unstable C15 phases in the alloys and to the increased amounts of dissolved Mn and Ca in the -Mg matrix. The effects of the Ca/Al ratio on the corrosion behavior of the alloys were investigated. The results showed that with increasing Ca/Al ratio, the corrosion resistance of the alloys increased initially and then decreased. The alloy with 0.78 Ca/Al ratio exhibited the highest corrosion resistance, which was attributed to the Mg2Ca and Al2Ca phases, distributed over the grain boundaries. These phases serve as micro-victims they preferably corroded to preserve the α-Mg matrix; consequently increasing the corrosion resistance of the alloy and, also due to higher Ca and Mn solubility compared to the other alloys.
Benzer Tezler
- Investigating the effects of micro arc oxidation (MAO) process on thermal and elevated temperature mechanical properties of AZ91 MG alloy
AZ91 MG alaşımlarının termal ve yüksek sıcaklık mekanik özelliklerine mikro ark oksidasyon (MAO) prosesinin etkilerinin incelenmesi
EKİN SELVİ
Doktora
İngilizce
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT BAYDOĞAN
- Titanyum alaşımlarının ısıl işlem ve mekanik özellikleri
Heat treatments and mechanical properties of titanium alloys
ALPTEKİN İŞLER
- Metal infiltre edilmiş mikro poroz karbon kompozitlerin aşınma ve sürtünme davranışının karakterizasyonu
Başlık çevirisi yok
GÜLTEKİN GÖLLER
Doktora
Türkçe
1997
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADNAN TEKİN
- Novel approaches for protection of light metals under various wear conditions via micro arc oxidation process
Hafif metallerin mikro ark oksidasyon yöntemiyle farklı aşınma şartlarında korunmasına yönelik yenilikçi yaklaşımlar
FAİZ MUHAFFEL
Doktora
İngilizce
2021
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU