Grain refinement of Al-Si-Mg cast alloys with niobium – boron addition
Al-Si-Mg döküm alaşımlarının niyobyum – boron ilavesi ile tane inceltilmesi
- Tez No: 666298
- Danışmanlar: PROF. DR. ALİ KALKANLI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 157
Özet
Bu tezin amacı, silis ve magnezyum içeren aluminyum döküm alaşımlarında, özellikle A357.0 alaşımı, aluminyum (Al), niyobyum (Nb) and boron (B) alaşımının tane inceltici etkisini gözlemlemektir. Aluminyum, silis ve magnezyum bazlı alaşımlarda, silis oranı ağırlık olarak %3'den fazla olduğu zaman, Al-Ti-B tane incelticisi titanyum silis bazlı çökeltiler oluşturduğu için etkisini yitirmeye başlar ve bu duruma zehirlenme etkisi denir. Tane inceltici etkiye sahip olan fazların yüzeyleri titanyum silis bazlı faz ile kaplanır ve TiB2 parçacıklarının sayısı azalır. Titanyum – silis çökeltilerinin aluminyum matrisi ile kafes yapıları arasındaki fark Al3Ti ve TiB2 fazlarına göre daha fazla olduğu için tane inceltici etkisi azalır. Silis oranı % 3'den fazla olan aluminyum döküm alaşımlarının tane inceltimi için başka çalışmalarda vardır. Bu çalışmalar, daha düşük titanyum ağırlık yüzdesine sahip Al-Ti-B alaşımı ve değişik boron oranlara sahip Al-B alaşımlarıdır. Ancak, ticari olarak kullanılan aluminyum ve silis bazlı döküm alaşımları titanyum elementini yabancı madde olarak içerdiği için, zehirlenme etkisi ortadan kalkmaz. Bu sebeplerden dolayı, niyobyum – boron alaşımları son zamanlarda geliştirilmeye başlanmıştır. Bu alaşımın en önemli avantajı 750 – 800 °C sıcaklıklarında titanyum bazlı alaşımdan daha kararlı olmasıdır. Buna ek olarak, Al3Nb ve NbB2 alaşımlarının kafes yapıları Al3Ti ve TiB2 alaşımları ile çok yakın olması ise tane inceltici adayı olabilmesi için bir diğer avantajdır. Bu tez çalışmasında Al2.79Nb0.3B alaşımı, A357 alaşımı için tane inceltici olarak kullanılmıştır. Tez çalışmaları ötektik fazının morfolojik yapısının iğnemsi yapıdan fiber ve geçişli katmanlı yapıya dönüştüğünü göstermiştir. Ayrıca, ötektik dönüşümü sırasındaki yetersiz soğutmanın miktarındaki artış ve ötektik sıcaklıklarındaki düşük mikroyapı sonuçlarını desteklemiştir. Ek olarak, tane boyutunun azaldığı gözlemlenmiştir. Ancak, bunun etkisinin ticari olarak kullanılan Al5TiB alaşımı ile neredeyse aynı olduğu görülmüştür. Diğer bir deyişle, tane boyutlarındaki düşüş neredeyse aynı olmuştur.
Özet (Çeviri)
The aim of this thesis is to observe the grain refinement effect of aluminum (Al), niobium (Nb) and boron (B) alloy for silicon and magnesium-based aluminum cast alloys, especially A357. When the silicon content exceeds the 3 % w.t on the aluminum, silicon and magnesium-based alloy, effectiveness of Al-Ti-B grain refiner decreases due to formation of titanium silicide precipitates, called as poisoning effect. The surface of the grain refining constitues are coated with titanium silicide, and number of TiB2 particles decrease. Since the lattice mismatch with aluminum matrix is higher for titanium silicide than Al3Ti and TiB2, grain refinement efficieny decreases. There are other studies to develop the grain refiners for aluminum cast alloys having silicon content higher than 3 %, which are the use of low content titanium instead of Al-5Ti-B, or Al-B in different boron amounts. However, since the commercial aluminum - silicon base alloys include titanium as an impurity, poisoning effect cannot be eliminated. That's why, recently niobium – boron-based grain refiners have been developed. The most important advantage is that niobum is much more stable at 750 - 800 °C than titanium which results in avoiding poisoning. In addition, having nearly same lattice parameters of Al3Nb and NbB2 with Al3Ti and TiB2 is also another advantage as a candidate for grain refiner. In this thesis, Al2.79Nb0.3B alloy is experienced as a grain refiner for A357 alloy. The results show that eutectic structure is changed from acicular to fibrous and transitional lamellar structure. An increase in the amount of eutectic undercooling and decrease in eutectic temperatures supported the microstructural examinations. Moreover, it is observed that grain size is also decreased. However, its effect on grain size is seen as similar with commercially used Al5TiB alloy. So, grain size was decreased by nearly the same amount.
Benzer Tezler
- AlSi9Cu3 ve AlSi10Mg basınçlı alüminyum döküm alaşımlarına bor ve stronsiyum ilavesinin Cr3+ dönüşüm kaplaması sonrası korozyon direncine etkisi
Effect of boron and strontium addition to AlSi9Cu3 and AlSi10Mg aluminum die casting alloys on corrosion resistance after Cr3+ conversion coating
BERKAY SAVAŞKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜL KELEŞ
- Al-Si-Mg alaşımlarında tane inceltme işleminin mekanik özellik ve mikro yapı üzerine etkisi
The effect of grain refinement on mechanical properties and microstructure of Al-Si-Mg alloys
SADIK ÖKSÜZOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Metalurji MühendisliğiKarabük Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ TANSEL TUNÇAY
- Titanyum, zirkonyum ve bor katkılı a356 alaşımlarının termal iletkenliklerinin ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of thermal conductivity and mechanical properties of titanium, zirconium and boron doped a356 (Al-si-mg) alloys
ZEYNEP SUEDA BASAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NECMETTİN MARAŞLI
- A356, A357 ve F357 alüminyum döküm alaşımlarının hassas döküm tekniği ile üretimi ve karakterizasyonu
Production of A356, A357 and F357 aluminum casting alloys by precision casting technique and characterization
MERVE SANCAR COŞKUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEVAT BORA DERİN