Geri Dön

Magnezyum lityum aluminyum alaşımlarına alaşım elementi ilavesi ve özelliklerinin incelenmesi

Effects of alloying elements on the properties of Mg-Li-al alloy

PDF İndir

  1. Tez No: 775478
  2. Yazar: ŞEHZAT AÇIKGÖZ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. SÜLEYMAN CAN KURNAZ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Sakarya Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 126

Özet

Bu çalışmada, metal kalıba döküm yöntemi ile Mg-8Li-2Al, Mg-8Li-2Al-1,5Sn, Mg-8Li-2Al-1,5Nd ve Mg-8Li-2Al-1,5Ca alaşımları üretilmiştir. Sn, Nd ve Ca elementlerinin ayrı ayrı eklenmesinin Mg-8Li-2Al alaşımının mikroyapısı, mekanik özellikleri ve korozyon davranışı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Alaşımları üretmek için yüksek saflıkta metaller ve master alaşımları ergitme işlemi için gerekli kütle ve boyutlara küçültülmüştür. Ergitme ve alaşımlama işlemi, SF6+CO2 koruyucu gaz karışımları, paslanmaz çelik potalar kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Döküm işleminde ise koruyucu gaz atmosfer destekli döküm kutusu ve 120 X ɸ110mm ebatlarında çelik kalıplar kullanılmıştır. Döküm sonrası üretilen alaşımların kimyasal analiz sonuçları değerlendirilip, mikroyapı incelemeleri yapılmıştır. Mikroyapı incelemelerinin yanısıra X-ışını ve EDS analizleri de yapılmıştır. Mg-8Li-2Al alaşımı %8 Li elementi içerdiğinden dolayı alaşımın mikroyapısı çift fazlı (α-Mg ve β-Li) olduğu, ayrıca mikroyapıda AlLi intermetalik fazlarının ortaya çıktığı gözlemlenmiştir. Mikroyapı incelemeleri sonucunda Mg-8Li-2Al alaşımı ile kıyaslandığında, ilave edilen Sn, Nd ve Ca elementlerinin etkisi ile α-Mg ve β-Li faz boyutlarının küçüldüğü, mikroyapının iyi yönde geliştiği sonucuna varılmıştır. Üretilen alaşımların X-ışını ve EDS analizinden sonra, incelenen alaşımlarda AlLi, Mg2Sn, Al2Nd, Al11Nd3 ve Al2Ca'nın intermetalik bileşikleri tespit edilmiştir. Deneysel alaşımların mekanik özelliklerinin, bu intermetalik bileşikler tarafından geliştirildiği sonucuna varılmıştır. Alaşımların mekanik özelliklerini araştırmak için sertlik testi ve çekme testi yapılmıştır. Test sonuçlarına göre, alaşım elementlerinin eklenmesi baz alaşımın sertliğini arttırmıştır. Mg-8Li-2Al, Mg-8Li-2Al-1,5Sn, Mg-8Li-2Al-1,5Nd ve Mg-8Li-2Al-1,5Ca alaşımlarının Brinell sertlik değerleri sırasıyla 52, 60, 56 ve 59 HB olarak ölçülmüştür. Mg-8Li-2Al Mg-8Li-2Al-1,5Sn, Mg-8Li-2Al-1,5Nd ve Mg-8Li-2Al-1,5Ca alaşımlarının çekme mukavemetleri ve uzama değerleri sırasıyla 115MPa ve %12,8, 136 MPa ve %10,4, 129 MPa ve %10, 125 MPa ve %8 olarak ölçülmüştür. Mekanik özellikler göz önüne alındığında, Mg-8Li-2Al-1,5Sn alaşımı ile Mg-8Li-2Al alaşımına göre çekme gerilmesinde %18.3 ve basma gerilmesinde %34 artış ile en iyi sonuçlara ulaşılmıştır. Ayrıca diğer deneysel alaşımlardan daha yüksek olan Mg-8Li-2Al-1,5Sn alaşımının çekme uzama değeri %10,4 olarak ölçülmüştür. Elektrokimyasal korozyon test sonuçları, 10,49 mpy ile en düşük korozyon hızı değerine Mg-8Li-2Al-1,5Sn alaşımının sahip olduğunu göstermiştir.

Özet (Çeviri)

In this study, Mg-8Li-2Al, Mg-8Li-2Al-1,5Sn, Mg-8Li-2Al-1,5Nd, and Mg-8Li-2Al-1,5Ca alloys were produced by the gravity die casting method. The effects of individual addition of Sn, Nd, and Ca on the microstructure, mechanical properties, and corrosion behavior of the Mg-8Li-2Al alloy were studied. Four experimental alloys were produced by melting pure Magnesium (99.9 wt%), pure Lithium (99,9 wt%), pure Aluminum (99,9 wt%), pure Tin (99,9 wt%), Mg – Neodymium (20 wt%), and pure Calcium (99,9 wt%) using resistance melting furnace. Target alloys were melted at 770 °C under SF6 and CO2 protective gas atmosphere in a steel crucible in an electric resistance furnace. The mold was preheated at 200 °C for 2 hours prior to pouring, and the mold was filled with protective gas for 60 seconds. After the molten metal in the crucible was taken into the casting box by using tongs under a protective gas atmosphere, it was poured into metal cylinder molds having 120mm X ɸ110mm under gravity. Inductively coupled plasma–optical emission spectrometry (ICP-OES) was used to determine the chemical composition of the alloys. Chemical analysis results of experimental alloys were measured and then microstructure studies were carried out. In addition to microstructure examinations, X-ray and EDS analyzes were also performed. A wire electrical discharge machining (EDM) machine was used to cut metallographic and other experimental samples. Grinding was completed with 1200 grit silicon carbide (SiC) grinding papers. After rinsing with ethanol, samples were polished with a 0,05 µm alumina polishing suspension. Chemical etching of optical microscopy (OM) specimens was done in a solution of 3% HNO3 + 97% ethanol. To check the distribution of alloying elements in the structure, scanning electron microscopy (SEM) equipment (JEOL 6060LV) with an energy-dispersive spectrometer (EDS) was used. A Rigaku D-Max 1000 X-ray diffractometer with Cu K radiation was used to conduct X-ray diffraction (XRD) examination on the alloys. Analysis of area fraction of α-Mg, β-Li, and intermetallic phases with image processing method in the microstructure was analyzed using Tescan VEGA-II Electron Microscopes. It was observed that the microstructure of Mg-8Li-2Al alloy was double phases (α-Mg and β-Li) due to the 8% Li metal, moreover, AlLi intermetallic structure appeared in the microstructure. The microstructure photographs showed that the α-Mg and β-Li phase sizes were reduced, and the microstructure was improved with the addition of Sn, Nd, and Ca elements compared to the Mg-8Li-2Al alloy. The size of the β-Li and α-Mg phase reduced with the addition of Sn to the Mg-8Li-2Al alloy. α-Mg phase turned into a strip shape with the addition of Nd and Ca to Mg-8Li-2Al alloys, the amount of β-Li phase and white particles increased. The XRD patterns show that the Mg-8Li-2Al alloy was composed of the α-Mg phase, β-Li phase, and AlLi phases. EDS results demonstrate that Mg, Al, Sn, Nd, and Ca elements were present in the alloys. Still, because of its characteristic X-ray diffraction line energy, EDS cannot detect Li elements. In addition, AlLi phases were located at the α/β boundaries with a size of approximately 1-1,5 μm. According to the EDS and XRD analyses, Mg-8Li-2Al-1,5Nd alloy consisted of α-Mg, β-Li, Al11Nd3, and Al2Nd phases. XRD results show that the Mg-8Li-2Al-1,5Ca alloy composed of β-Li, α-Mg, and Al2Ca phases (approximately 8-12 μm in length and 1-2 μm width). α-Mg size decreased due to the presence of Al2Ca particles in the structure. With the addition of Ca, the α-Mg size became smaller than the α-Mg size in the Mg-8Li-2Al alloy. However, similar to the Mg-8Li-2Al-1.5Nd alloy, β-Li phase became coarser in the Mg-8Li-2Al-1,5Ca alloy. After X-ray and EDS analysis of experimental alloys, intermetallic compounds of AlLi, Mg2Sn, Al2Nd, Al11Nd3, and Al2Ca were found in the investigated alloys. The mechanical properties of experimental alloys were enhanced by these intermetallic compounds. The relationship between the area fraction of the α-Mg, β-Li, and intermetallic phases in the microstructure of the alloys was measured by using Tescan VEGA-II Electron Microscopes. It was observed that the area fraction of α-Mg, β-Li, and intermetallic phases in Mg-8Li-2Al alloy were 85%, 15%, and

Benzer Tezler

  1. Tez No

    15778

    Mechanical properties and machinability of aluminium-magnesium casting alloys

    Başlık çevirisi yok

    MEHMET H. AKYÜZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1991

    Makine MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesi

    DOÇ.DR. MAHMUT A. SAVAŞ

  2. Tez No

    75293

    AI-o/o 4.5 Cu-o/o (x) Li-o/o 0.5 Mg-o/o 0.5 Ag-o/o 015 Zr alaşımlarının oksidasyon özellikleri

    Başlık çevirisi yok

    HÜSEYİN ÇAKIR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1998

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. AHMET ALTMIŞOĞLU

  3. Tez No

    835154

    Performance enhancing additives for hybrid rockets

    Hibrit roketler için performans arttırıcı katkı malzemeleri

    HAKKI KARAKAŞ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İBRAHİM OZKOL

    DOÇ. DR. MUSTAFA ARİF KARABEYOĞLU

  4. Tez No

    392613

    Investigation of anode properties and battery performances of metal mixed graphites for lithium ion batteries

    Lityum iyon pillerde metal ile katkılandırılmış grafitlerin anot özelliklerinin ve pil performanslarının incelenmesi

    HANDAN BAKALCI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Enerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NİLGÜN YAVUZ

  5. Tez No

    853104

    Lityum iyon bataryalar için kobalt içermeyen düşük maliyetli katot elektrotlarının sentezi

    Synthesis of cobalt-free low-cost cathode electrodes for lithium-ion batteries

    SÜMEYYE KILIÇ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    EnerjiSakarya Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MEHMET OĞUZ GÜLER

Geri Dön