Investıgatıon of corrosıon propertıes of zınc-based alloys contaınıng rare earth elements
Investigation of corrosion properties of zinc-based alloys containing rare earth elements
- Tez No: 995418
- Danışmanlar: DOÇ. DR. İSMAİL HAKKI KARA
- 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: Malzeme Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, incelenen çinko bazlı alaşımların (saf Zn, Zn–Mg, Zn–Mg–Al ve Zn–Mg–Al–Sc) mikroyapısal evrimi, döküm ve ardından gelen termomekanik işlemden sonra karmaşık çok fazlı bir yapı sergilemektedir. Saf çinko esas olarak altıgen sıkı paketlenmiş (HCP) bir matristen oluşurken, alaşım elementlerinin eklenmesi, X-ışını kırınımı (XRD) analizleriyle doğrulandığı üzere, Zn₁₁Mg₂, MgZn₂ ve çeşitli Zn–Al bazlı bileşikler gibi intermetalik fazların oluşmasına yol açmaktadır. Özellikle, skandiyum (Sc) ilavesi, genel mikroyapısal özellikleri önemli ölçüde etkileyen ScZn ve Sc₂Zn₁₇ dahil olmak üzere belirgin fazların oluşumunu teşvik etmektedir. Alaşım elementleri, özellikle skandiyum, tane boyutu ve morfolojisi üzerinde güçlü bir tane inceltme etkisi göstermektedir. Skandiyumun (Sc) mikroyapısal inceltmeyi teşvik etmesi, daha ince ve daha homojen tane yapılarına yol açar. İncelenen alaşımlar arasında, Zn–Mg–Al alaşımı (Örnek 3), 1,25±0,25 μm ile en ince ortalama tane boyutuna sahipken, Sc içeren alaşım (Örnek 4) 1,75±0,25 μm ile biraz daha kaba bir tane boyutu göstermektedir. Elektron geri saçılım kırınımı (EBSD) sonuçları, bu morfolojik farklılıkların gerilim seviyeleriyle yakından ilişkili olduğunu ortaya koymaktadır. Örnek 3, %69,5 ile en yüksek oranda yüksek açılı tane sınırları (HAGB) sergileyerek kapsamlı dinamik yeniden kristalleşmeyi (DRX) göstermektedir. Buna karşılık, 2 ve 4 numaralı numuneler sırasıyla %48,8 ve %45,1 oranlarında yüksek oranda düşük açılı tane sınırları (LAGB) sergilemektedir; bu da yüksek iç gerilme ve şiddetli plastik deformasyonu yansıtmaktadır. Korozyon davranışı analizi, mikro yapısal fazların dağılımının ve doğasının biyolojik bozunma hızının kontrolünde belirleyici bir rol oynadığını göstermektedir. Zn–Mg–Al alaşımı (3 numaralı numune), 0,017 mm/yıl korozyon oranıyla en yüksek korozyon direncini göstermektedir. Bu gelişmiş performans, etkili bir kinetik bariyer görevi gören ZnO, MgO ve Al₂O₃'ten oluşan kompakt ve koruyucu bir pasif tabakanın oluşumuna bağlanmaktadır. Tersine, skandiyum ilavesi korozyon direncini önemli ölçüde bozarak 4 numaralı numunenin korozyon oranını 0,56 mm/yıl'a yükseltmektedir. Bu bozulma, öncelikle Zn matrisiyle yerel galvanik çiftler oluşturan ve böylece anodik çözünmeyi hızlandıran Sc açısından zengin intermetalik fazların oluşumundan kaynaklanmaktadır. Kristalografik doku ve mekanik davranış açısından, tüm numuneler haddeleme veya ekstrüzyon işlemine uygun belirgin bir bazal (0001) doku sergilemektedir. Bununla birlikte, Numune 3'te gözlemlenen belirgin ikizlenme lamelleri, ikizlenmenin plastik gerilimi karşılamada kritik bir deformasyon mekanizması olarak rol oynadığını göstermektedir. Sonuç olarak, yüksek dislokasyon yoğunlukları ve yüksek iç gerilim ile karakterize edilen Numune 2 ve 4'ün daha yüksek sertlik ve mukavemet sergilemesi beklenmektedir. Buna karşılık, yeniden kristalleşmiş mikro yapısı ve azaltılmış iç gerilimi ile Numune 3'ün üstün süneklik göstermesi beklenmektedir
Özet (Çeviri)
The current experimental study analyzes the microstructural evolution of selected zinc-based alloys (pure Zn, Zn–Mg, Zn–Mg–Al, and Zn–Mg–Al-Sc), which exhibit a complex multiphase pattern after casting and further thermomechanical treatment. The pure zinc primarily consists of a hexagonal close-packed (HCP) matrix, and the corresponding XRD analysis reveals different intermetallic phases such as Zn₁₁Mg₂, MgZn₂, and some Zn–Al–based compounds when alloying elements are added. Notably, the addition of scandium (Sc) promotes the development of unique phases like ScZn and Sc₂Zn₁₇, which significantly influence the microstructural features. Scandium and other alloy elements have a significant grain refining effect on the size or shape of grains. Sc promotes the refinement of microstructure and finer and more uniform grains. For the tested alloys, the average grain size is the minimum for Zn–Mg–Al alloy (Sample 3) as equal to 1.25±0.25 𝜇m for the Sc-free alloy (Sample 3) and 1.75±0.25 μm for the Sc-containing alloy (Sample 4). The latter V-shaped striations are due to the film strain, as confirmed by electron backscatter diffraction (EBSD) measurements. Sample 3 has the most amount of high angle grain boundary (HAGBs) with a fraction of approximately 69.5%, which suggests deep dynamic recrystallization (DRX). In Samples 2 and 4, however, higher LAGB fractions of 48.8% and 45.1% indicate high internal strains during SPD processing. When analyzing the corrosion behavior, it has been shown that the weight loss rate is influenced by the distribution and nature of microstructural phases. The Zn–Mg–Al (Sample 3) alloy demonstrates the best corrosion resistance, having a corrosion rate of 0.017 mm/year. This improved behavior is justified by the creation of a dense and stable passive layer based on ZnO, MgO and Al₂O₃ which serves as an efficient kinetic barrier. Yet, scandium addition remarkably degrades corrosion resistance such that the corrosion rate of Sample 4 reaches 0.56 mm/year. Such degradation is mainly attributed to the precipitation of Sc-rich intermetallic phases, which create local galvanic couples with the Zn matrix and thus promote anodic dissolution. All samples show an intense basal (0001) texture, from a crystallography texturing and mechanical behaviour point of view typical for rolling or extruding processing. The major development of the {101} Type I twins in Sample 3 shows that twinning also significantly contributes to deformation in order to accommodate plastic strain. Therefore, Samples 2 and 4 with high dislocation densities and internal strain are likely to have superior hardness and strength. As compared to this, Sample 3 has restructured as well as relaxed internal strain and it will likely have a better elongation.
Benzer Tezler
- Murgul sülfürlü bakır cevherlerinden ferrik klorür liçi ile Cu,Pb,Zn,Bi,Te kazanımı
Başlık çevirisi yok
AHMET UZUNOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1996
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiDOÇ.DR. FATMA ARSLAN
- Ötektik altı Al-Si alaşımlarında 5/1 tibör ön alaşımı ile tane inceltme işleminin sertlik ve mikroyapı üzerindeki etkisinin belirlenmesi
The effects of grain refining conditions using 5/1 tibor alloy upon the microstructure and hardness of hypoevtectic Al-Si alloys
RASİM ERDOĞAN
- Pirinç alaşımlarının farklı sıcaklık ve tutma sürelerinde çinkosuzlaşma davranışlarının incelenmesi
Investigation of dezincification behaviours of brass alloys at different temperatures and holding times
CANER KARADEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NECİP ÜNLÜ
- TiB2 coating on different substrates via dual process:CA-PDV and CRTD-Bor
Farklı malzemeler üzerinde çift işlem (KA-FBB, KRTD-Bor) ile TiB2 kaplamasının elde edilmesi
MEHRAN KARIMZADEHKHOEI
Doktora
İngilizce
2024
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLDEM KARTAL ŞİRELİ
PROF. DR. MUSTAFA KAMİL ÜRGEN
- Kalay ve çinko elementlerinin magnezyum metaline ilavesi ve özelliklerinin incelenmesi
The addition of tin and zinc elements in magnesium metal and investigation of its properties
SEDA KESKİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. S. CAN KURNAZ